Energía de ionización
Comprender qué es y cómo funciona la energía de ionización es importante porque afecta directamente a aspectos como la formación de iones, la reactividad química, la conductividad eléctrica y la estructura atómica y molecular de los elementos.
Por tanto, es un indicador de la facilidad con la que un átomo puede perder electrones, una propiedad que influye directamente en la estabilidad de los átomos al formar compuestos y en su comportamiento en reacciones químicas.
¿Qué es la energía de ionización?
Llamamos energía de ionización a la energía necesaria para separar un electrón de un átomo en estado gaseoso, eliminándolo de la órbita hacia el exterior. Esta energía se mide en electronvoltios o en KJ/mol.
La energía de ionización es diferente dependiendo del número de electrones a eliminar. A la energía requerida para eliminar al primer electrón de un átomo nuestro se llama primera energía de ionización, que equivale a la energía orbital del electrón, pero con un signo opuesto. La energía requerida para eliminar el segundo electrón es la segunda energía de ionización, la requerida para el tercero es la tercera y así sucesivamente.
Primera energía de ionización
La primera energía de ionización es la energía que se necesita para mover el primer electrón de un átomo neutro en estado gaseoso. Esta energía varía en función de cuál sea la posición del elemento en la tabla periódica, reflejando la estructura electrónica del átomo. Los elementos con menor energía de ionización son más reactivos, ya que sus electrones externos se pueden perder fácilmente, lo que facilita la formación de iones positivos.
Segunda energía de ionización
La segunda energía de ionización hace alusión a la energía que se necesita para mover un segundo electrón de un átomo que ya ha perdido uno. Esta energía es siempre mayor que la primera debido al aumento de la carga positiva efectiva que experimentan los electrones restantes. Esto se debe a que, con menos electrones, la repulsión entre ellos disminuye, haciendo más difícil su extracción.
¿Por qué es útil la energía de ionización?
La energía de ionización es muy útil, ya que ayuda a entender la manera en que los átomos interactúan entre sí. Los átomos con niveles elevados de esta energía forman aniones al atraer o ganar electrones, mientras que los que tienen esta energía a niveles bajos tienen a perderlos, formando cationes.
Esta energía se utiliza en química para predecir la reactividad de un elemento. Los que tienen bajos niveles son más reactivos que los que tienen niveles elevados. Esto ayuda a explicar la tendencia de un elemento a formar compuestos o a participar en ciertas reacciones químicas, además de entender mejor los enlaces químicos.
De este modo, conocer la cantidad de energía es vital para manipular elementos químicos, especialmente si son radiactivos. Sabiendo cómo van a reaccionar, se puede evitar, así como se puede evaluar el impacto ambiental de ciertos contaminantes.
Es fundamental para crear las células solares fotovoltaicas. Cuando los fotones de luz golpean la célula, se absorben y transmiten energía a los electrones. Cuando eso pasa, los electrones se liberan y, al interactuar entre ellos, generan corriente eléctrica. Esto es lo que se conoce como ionización por choque de fotones.
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¿Dónde ver la energía de ionización en la tabla periódica?
La energía de ionización varía de forma predecible a lo largo de la tabla periódica. Lo normal es que aumente al moverse de izquierda a derecha y disminuya al descender una línea.
Esto se debe a que los elementos a la derecha de un período tienen un mayor número de protones, atrayendo con más fuerza los electrones hacia el núcleo, mientras que el los que están debajo sufren un aumento en los niveles de energía de los electrones, lo que los hace más accesibles para la ionización.
¿Cómo calcular energía de ionización?
La energía de ionización se puede calcular mediante la espectroscopia de fotoelectrones, procedimiento en el que una luz ultravioleta o rayos X permiten expulsar electrones de un átomo, permitiendo medir la energía necesaria para hacerlo.
