Energia di ionizzazione
Energia o potenziale di ionizzazione: definizione e spiegazione
Si definisce energia di prima ionizzazione l'energia, espressa in Kcal/mol (o KJ/mol), necessaria ad una mole di atomi allo stato gassoso per trasformarla in una mole di cationi monovalenti.
L'atomo che perde l'elettrone, mantiene inalterato il numero di protoni del nucleo e assume una carica positiva. Si forma uno ione positivo, o catione.
Atomo + E.I. → Atomo+ + elettrone−
Le dimensioni dei cationi che si formano (Atomo+) sono inferiori a quelle dei rispettivi atomi neutri (Atomo) poiché, mancando un elettrone, il nucleo fa risentire un'attrazione maggiore sugli elettroni che rimangono.
L'energia di prima ionizzazione è l'energia che serve per allontanare l'elettrone più esterno o quello a minor energia tra quelli esterni e ha un valore inferiore a quello dell'energia di seconda ionizzazione (energia necessaria per allontanare il secondo elettrone) e così via.
In altre parole, se ad un atomo vengono sottratti, successivamente, un primo, un secondo, un terzo,...elettrone, si parla di energia di prima (E1), di seconda (E2), di terza (E3),...ionizzazione, e i valori di queste energie crescono assai rapidamente passando da un elettrone al successivo.
Questo comportamento è intuitivo perché un atomo perdendo successivamente elettroni aumenta la sua carica positiva e aumenta quindi, parallelamente, l'energia necessaria per separare da esso cariche negative.
Quando si parla dell'energia di ionizzazione di un atomo, senza specificare, si intende parlare dell'energia di prima ionizzazione, cioè di quella richiesta per sottrarre all'atomo l'elettrone meno fortemente legato.
L'energia di ionizzazione (Ei) ha sempre valori positivi perché il processo
comporta un aumento di energia da parte dell'atomo che viene ionizzato.
Andamento dell'energia di ionizzazione nella tavola periodica
L'energia di prima ionizzazione aumenta dal basso verso l'alto nei gruppi e da sinistra a destra nei periodi.
Gli andamenti descritti possono essere messi in relazione con le dimensioni atomiche e quindi con il valore del raggio atomico. Infatti più lontani dal nucleo sono gli elettroni, meno energia sarà necessaria per distaccarli.
L'energia di ionizzazione è minima nei metalli alcalini, che danno facilmente ioni positivi, e massima nei gas nobili.
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