Energia ionizzata

Il comportamento chimico degli atomi e degli ioni è fortemente influenzato dalla facilità o dalla difficoltà necessarie a rimuovere elettroni, specialmente gli elettroni più esterni, che partecipano alle formazioni di legami chimici. L'energia richiesta per rimuovere un elettrone da un atomo gassoso nel suo stato fondamentale è detta prima energia di ionizzazione ed è espressa in kilojoule per mole. L'energia richiesta per rimuovere l'elettrone successivo è detta seconda energia di ionizzazione e così via.

Scendendo lungo una colonna, le energie di ionizzazione diminuiscono. Ricordiamo che il numero quantico principale più elevato degli elettroni di valenza aumenta lungo le colonne, portando a dimensioni atomiche maggiori. Pertanto, più sono lontani gli elettroni più esterni, più facile sarà rimuoverli.

Per gli elementi del gruppo principale, l'energia di ionizzazione aumenta in tutto il periodo. Il motivo risiede nel numero atomico crescente, dove gli elettroni di valenza sperimentano una carica nucleare efficace più elevata che rende più difficile la rimozione degli elettroni più esterni. Questo spiega perché il cloro ha un'energia di ionizzazione maggiore del sodio, per esempio.

Generalmente, l'energia di ionizzazione è minima per un metallo alcalino e raggiunge un picco con i gas nobili. I metalli di transizione mostrano un piccolo aumento dell'energia di ionizzazione, e gli elementi del blocco f mostrano un cambiamento ancora minore. Ci sono alcune eccezioni da considerare.

i boro ha un'energia di ionizzazione inferiore al berillio, anche se è più a destra nella tavola periodica. Il berillio ha elettroni 2s di energia inferiore, mentre il boro ha un elettrone 2p di energia più elevata, rendendo la sua rimozione energicamente più favorevole. Un'altra eccezione è l'ossigeno, che ha una prima energia di ionizzazione inferiore dell'azoto.

Rispetto all'azoto, l'ossigeno ha quattro elettroni p e la rimozione di un elettrone elimina la repulsione elettrone-elettrone. Pertanto, è necessaria meno energia per la ionizzazione. Queste eccezioni si osservano anche nei periodi successivi.

La rimozione degli elettroni dai cationi è più difficile che dagli atomi neutri. Generalmente, le energie di ionizzazione aumentano per gli elementi successivi. Si consideri il potassio.

La seconda energia di ionizzazione è significativamente più elevata, in quanto comporta la rimozione di un elettrone centrale da uno ione con una configurazione del gas nobile. Allo stesso modo, per il calcio, vi è un forte aumento dalla seconda alla terza energia di ionizzazione quando un elettrone centrale viene rimosso da un catione con una configurazione di gas nobile.