14 de junio de 2024

¿Qué es la energía de ionización y por qué es útil para el ser humano?

Hablar sobre la energía de ionización es hablar de un tema muy complejo, que para algunos es difícil de entender. Sin embargo, vamos a tratar de hacerlo de manera que puedas comprenderla. Hoy vas a aprender qué es la energía de ionización y vas a comprender su importancia para el estudio de los elementos.

¿Qué es la energía de ionización?

Definido en términos simples, la energía de ionización se puede describir como una medida de la dificultad para eliminar un electrón de un átomo o ion o la tendencia de un átomo o ion a entregar un electrón. La pérdida de electrones suele ocurrir generalmente en el estado fundamental de las especies químicas.

Definido de manera más técnica, podemos describirla como la energía mínima que un electrón en un átomo o un ion gaseoso tiene que absorber para salir de la influencia del núcleo. A esto también se le suele llamar potencial de ionización y por lo general es un proceso endotérmico.

La energía de ionización nos da una idea de la reactividad de los compuestos químicos, utilizándose también para determinar la fuerza de los enlaces químicos. La energía de ionización se mide en unidades de electronvoltios o kJ/mol o la cantidad de energía necesaria para que todos los átomos en un mol pierdan un electrón cada uno.

Dependiendo de la ionización de las moléculas, la energía de ionización puede ser energía de ionización adiabática o energía de ionización vertical.

¿Qué es la ionización?

La ionización es un proceso que implica la eliminación de un electrón presente en una órbita hacia el exterior del átomo. Cada electrón cuenta en su órbita con una energía característica. La energía de ionización es igual a la diferencia de energía que existe entre la energía del electrón en la órbita inicial y la energía del electrón fuera del átomo.

La energía de ionización y los factores que la gobiernan

Por lo general, cuando la energía de ionización es alta, es mucho más difícil quitar un electrón. Existen, además, varios factores que gobiernan las fuerzas de atracción.

  • Si el núcleo tiene carga positiva, entonces los electrones se sienten fuertemente atraídos por él.
  • Si un electrón se encuentra cerca del núcleo, la atracción será mayor que cuando el electrón se encuentre más alejado.
  • Si se encuentran más electrones entre el nivel exterior y el núcleo, las fuerzas de atracción son mucho menores.
  • Cuando hay dos electrones en la misma órbita, experimentan una especie de repulsión. Esto provoca perturbaciones en la atracción del núcleo. En esencia, la energía de ionización será menor en los electrones apareados, ya que se pueden eliminar de manera más fácil.

Primera y segunda energía de ionización

La primera energía de ionización es la energía que se requiere para eliminar el primer electrón de un átomo neutro. Es numéricamente igual a la energía orbital del electrón pero de signo opuesto. La segunda energía de ionización es la energía necesaria para la eliminación del segundo electrón del ion unipositivo y así sucesivamente.

De forma natural es difícil eliminar el segundo electrón de un ion ya positivo. Por lo tanto, la segunda energía de ionización debe ser mayor que la primera energía de ionización. La tercera energía de ionización será mayor que la segunda energía de ionización y así sucesivamente.

Dada la mayor estabilidad de los orbitales llenos a la mitad y completamente llenos, la eliminación de electrones de tales sistemas tendrá una ionización relativamente más alta que otros átomos y iones.

Tendencia de las Energías de Ionización y la tabla periódica

La energía de ionización que posee un electrón aumenta con el número atómico del átomo y disminuye para orbitales de mayor energía. Si observamos la tabla periódica y nos desplazamos de izquierda a derecha a través de los elementos, la energía de ionización aumenta debido a la disminución del radio atómico.

Pero cuando nos movemos de arriba hacia abajo, la energía de ionización disminuye. Esto ocurre debido a la presencia de un mayor número de capas de electrones presentes en los elementos a medida que se avanza en el grupo. También los electrones se colocan a una mayor distancia de las fuerzas de atracción del núcleo.

Las razones detrás de estas tendencias son sencillas. Los elementos cerca de la parte inferior de la tabla periódica tienen un mayor número de orbitales. Esto significa que los electrones más externos están más alejados del núcleo y, por lo tanto, son más fáciles de perder, lo que resulta en una energía de ionización más baja.

Los electrones de los elementos del lado izquierdo de la tabla periódica también son un poco más fáciles de perder, ya que esos elementos tienen menos protones.

Comprensión de la energía de ionización

Entender y comprender lo que significa la energía de ionización es importante porque refleja la capacidad de un elemento para participar en la formación de algunos compuestos o reacciones químicas. Si hay que determinar qué elemento tiene la energía de ionización más alta, hay que buscar su ubicación entre los elementos en la tabla periódica.

Hay que tener presente que los elementos cerca que se encuentran cerca de la parte superior de la tabla periódica y los que se encuentran más a la derecha de la misma tienen energías de ionización más altas. En algunas tablas periódicas se pueden identificar fácilmente el número de energías de ionización individuales para cada elemento.