Energia De Ionização

Energia de Ionização e Afinidade Eletrônica

Introdução:

Além de ser organizada seguindo uma ordem crescente e unitária dos valores de número atômico dos elementos, a tabela periódica permite prever determinadas características e propriedades dos elementos químicos. Existem para isso as propriedades periódicas e aperiódicas. Como o próprio nome já diz, as propriedades periódicas se referem àquelas que obedecem à estrutura da tabela periódica em sua organização fundamental, e as propriedades aperiódicas não. Ambas são usadas para relacionar as características dos elementos com suas estruturas atômicas.

As propriedades periódicas ocorrem à medida que o número atômico de um elemento químico aumenta, ou seja, assumem valores que crescem e decrescem em cada período da tabela periódica. São elas: raio atômico, energia de ionização, eletroafinidade ou afinidade eletrônica, eletronegatividade, eletropositividade ou caráter metálico, densidade, temperatura de fusão e ebulição e volume atômico.

Potencial de Ionização ou energia de ionização

Para retirar os elétrons mais extremos de um átomo é necessário uma determinada quantidade de energia. Essa energia precisará ser grande se os elétrons estiverem fortemente atraídos pelo núcleo do átomo, mas precisará ser pequena se eles estiverem fracamente atraídos.

• Carga nuclear (que é positiva e corresponde ao numero de prótons).

• Tamanho do átomo (que pode ser expresso através do raio atômico).

Na tabela periódica, o potencial de ionização varia no período da esquerda para a direita, pois a carga do núcleo aumenta e o raio atômico diminui. Isso provoca um aumento da atração do núcleo pelos elétrons, com um consequente aumento da energia de ionização. Nas famílias, o potencial de ionização varia de baixo pra cima, pois à medida que o átomo diminui de tamanho, maior será a atração do núcleo pelos seus elétrons, logo será de maior magnitude a energia de ionização.

Quanto menor o tamanho do átomo, mais próximos os elétrons estão do núcleo, assim, maior será à força de atração. Desse modo, em um átomo com maior carga nuclear e menor tamanho, exige-se maior energia para arrancar um dos elétrons do que em um átomo com menor carga nuclear e maior tamanho. A energia exigida para arrancar um ou mais elétrons de um átomo é chamada energia de ionização ou potencial de ionização.

Diferentes Potenciais

O primeiro potencial de ionização (1° E.I.) é a energia mínima necessária para retirar completamente um elétron da camada mais externa, ou seja, o primeiro elétron a ser retirado, estando esse átomo no estado fundamental gasoso (esse estado físico é tomado como referencia porque nele os átomos ficam isolados uns dos outros, sem interferências mutuas). Desse modo, a energia necessária para retirar o elétron é exatamente igual à energia que o elétron é atraído pelo núcleo.

O segundo potencial de ionização (2° E.I.), por sua vez, corresponde à retirada do segundo elétron. O mesmo ocorre com o terceiro e os demais potenciais.

Quando não for especificado a ordem do potencial, entendemos tratar-se do primeiro.

À medida que retiramos o primeiro, o segundo e o terceiro elétron de um mesmo átomo, o potencial de ionização aumentará consecutivamente, pois a força de atração entre o núcleo e os elétrons restantes torna-se cada vez maior. Isso ocorre pela seguinte razão: os elétrons que são retirados fazem com que o íon assuma cargas positivas cada vez maiores (+1, +2, +3 etc.), e assim atrairão os elétrons restantes com uma força mais elevadas. Torna-se necessária, por isso, uma energia maior para separar esses elétrons do átomo.

A°(g) + energia → A°(g) + 1e 1 ͣ E.I.

A°(g) + energia → A²⁺(g) + 1e 2 ͣE.I.

A²⁺(g) + energia → Aᶟ⁺(g) + 1e 3 ͣ E.I.

Portanto: 1 ͣ E.I. < 2 ͣ E.I. < 3 ͣ E.I. < .......... e assim sucessivamente. O potencial de ionização é medido em elétron-volt (eV).

Como é medida a energia de Ionização

O experimento de Franck-Hertz forneceu evidências para o modelo atômico de Bohr, percussor da mecânica quântica. Em 1914, os físicos alemães James Franck e Gustav Ludwig Hertz procuraram experimentalmente demonstrar a existência dos níveis de energia do átomo . O então famoso experimento de Franck-Hertz elegantemente favorecdeu o modelo atômico de Niels Bohr, com elétrons orbitando no núcleo com energias especificas e discretas. Franck e hertz foram agraciados com o Premio Nobel de Física em 1925 por esse trabalho.

Franck e Hertz foram capazes de explicar o experimento em termos de colisões elásticas e inelásticas. A baixos potenciais, os elétrons acelerados adquirem apenas uma pequena quantidade de energia cinética. Quando se depararam com os átomos de mercúrio do tubo, eles sofrem colisões puramente elásticas. Isto é devido à previsão da mecânica quântica de que um átomo não pode absorver nenhuma energia até que a energia de colisão exceda o mínimo necessário para levar um elétron para um estado de energia mais alto.

Eletroafinidade ou Afinidade Eletrônica

É a energia liberada quando um átomo isolado de determinado elemento químico no estado fundamental (no estado gasoso) recebe um elétron, transformando-se em um ânion.

X°(g) + 1e → X(g) + energia

A afinidade eletrônica ou eletroafinidade é uma propriedade periódica que relaciona a quantidade de energia liberada por um átomo ao receber um elétron ou a um anion ao perdê-lo. Dentre todos os elementos