ENERGIA DI IONIZZAZIONE

L’energia di ionizzazione rappresenta il lavoro necessario per allontanare un elettrone da un atomo o da uno ione gassoso.

X(g) → X+(g) + e–

L’energia di prima ionizzazione rappresenta l’energia necessaria per rimuovere il primo elettrone da un atomo neutro. I primi elettroni a essere allontanati sono sempre quelli più esterni al nucleo.

Seppure con qualche eccezione, l’energia di prima ionizzazione aumenta dal basso all’alto e da sinistra a destra (Figura 1).

Figura 1 – Andamento dell’energia di ionizzazione nella tavola periodica

FATTORI CHE INFLUENZANO L’ENERGIA DI IONIZZAZIONE

I fattori che influenzano l’energia di ionizzazione sono:

  1. La carica nucleare efficace.
  2. La configurazione elettronica.
  3. La carica dello ione.

CARICA NUCLEARE EFFICACE

Se ci si sposta lungo un periodo da sinistra a destra, si assiste a un aumento della carica nucleare efficace di cui risente un elettrone. Questa maggiore carica nucleare efficace aumenta l’attrazione esercitata dal nucleo verso l’elettrone rendendone più difficile l’allontanamento.

Man mano che si scende lungo un gruppo si assiste a una diminuzione dell’energia di ionizzazione. Questo è dovuto al fatto che gli orbitali diventano più grandi e gli elettroni sono maggiormente distanti dal nucleo. Questi elettroni meno trattenuti sono più facilmente allontanabili.

CONFIGURAZIONE ELETTRONICA

Se si guarda con attenzione l’andamento dell’energia di prima ionizzazione degli elementi del secondo periodo, non si può non fare a caso alle eccezioni rappresentate dal berillio e dall’azoto (Figura 2).

Figura 2 – Andamento dell’energia di prima ionizzazione per gli elementi del secondo periodo

Questa maggiore energia di prima ionizzazione per gli elementi berillio e azoto, è attribuibile alla loro configurazione elettronica in cui si hanno nel primo caso l’orbitale 2s pieno, e nel secondo caso l’orbitale 2p semiriempito:

Boro

Azoto

Entrambe le configurazioni conferiscono grande stabilità agli elementi rendendo più difficoltoso l’allontanamento dell’elettrone.

CARICA DELLO IONE

Una volta allontanato il primo elettrone da un atomo neutro, si genera uno ione carico positivamente. La carica positiva dello ione rende più difficoltoso l’allontanamento dell’elettrone.

L’energia necessaria per rimuovere il secondo elettrone, si chiama energia di seconda ionizzazione, per rimuovere il terzo elettrone, energia di terza ionizzazione e così via.

IIIIIIIVVVI
Li520729611810
Be89917601484521000
B800242536592502032820
C10862352461962213782047258
N1402285545767473944253246
O13143388529674671098713320
F16813375604584081102015160
Ne20803963613093611218015250

Tabella 1 – Energia di prima, seconda, terza, quarta, quinta e sesta ionizzazione per gli elementi del secondo periodo

CONCETTI CHIAVE:

  • L’energia di ionizzazione rappresenta il lavoro necessario per allontanare un elettrone.
  • L’energia di prima ionizzazione aumenta da sinistra a destra e dal basso all’alto.
  • Ci sono delle eccezioni dovute alle configurazioni elettroniche stabili come azoto e berillio.
  • Le energie di ionizzazione successive (seconda, terza, quarta, ecc.) sono via via maggiori a causa della maggiore carica positiva dello ione che si genera.

ESERCIZIO SVOLTO:

Ordinare i seguenti elementi per energia di prima ionizzazione decrescente, tenendo conto solo della loro posizione nella tavola periodica:

Si, S, Al, Ca, Cl

Ordinare gli elementi per energia di prima ionizzazione decrescente, significa partire dall’elemento con maggiore energia di prima ionizzazione e via via arrivare a quello avente minore energia di prima ionizzazione.

Nella tavola periodica, l’energia di prima ionizzazione cresce dal basso all’alto in un gruppo, e da sinistra a destra in un periodo.

Pertanto l’ordine risulta essere il seguente:

Cl > S > Si > Al > Ca

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