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Concepto de Energía de Ionización

Publicado por Mónica González

Se designa como energía de primera ionización de un átomo cualquiera aislado y en estado fundamenta, a la energía necesaria para arrancarle su electrón más energético (o sea, el electrón más débilmente ligado al núcleo), transformándolo en un  ión monopositivo.

La explicación dada por la Mecánica Cuántica para este fenómeno es la siguiente:

A lo largo del grupo: como el número cuántico N (n representa el número de niveles de energía) aumenta (y por tanto también aumenta el radio atómico), los electrones de valencia van a estar cada vez menos ligados al núcleo tornando cada vez más fácil extraer uno de ellos al átomo.

A lo largo del período: como la carga nuclear aumenta a lo largo del período y el radio atómico disminuye, los electrones de valencia están cada vez más fuertemente ligados al núcleo, tornándose cada vez más difícil su remoción del átomo.

La energía de ionización es utilizada para calculo de transiciones electrónicas. Es la energía mínima necesaria para remover un electrón de un átomo o molécula para una distancia tal, que deje de existir interacción electrostática entre el ión y el electrón.

Podemos retirarle uno a uno a cualquier átomo sus electrones. Es un proceso escalonado, pues los electrones salen en determinado orden. Primero los electrones de valencia y solo después los electrones de los niveles más internos, siendo necesaria la energía adecuada para cada fase del proceso.

Cuando un electrón de un átomo absorbe energía, las transiciones posibles pueden ser representadas en un diagrama de energías. Las transiciones límite son aquellas en que el electrón absorbe la energía suficiente para separarse del núcleo. El átomo queda ionizado y se transforma en un ión positivo.

A esta energía mínima que corresponde a la remoción del electrón de la influencia del núcleo si que ese mismo electrón adquiera velocidad se le da el nombre de energía de ionización. Esta, se representa generalmente por Ei y su unidad en el sistema internacional de unidades es el Joule (J).

La energía necesaria para remover el electrón más alejado del núcleo, o sea, aquel en menor medida ligado, se da a designación de primer energía de ionización.

La segunda, la tercera y las energías de ionización más elevadas también pueden ser cuantificadas.

Las energías deben ser cada vez mayores, pues, como disminuye el número de electrones, las fuerzas repulsoras entre los electrones disminuyen, prevaleciendo las fuerzas atractivas ejercidas por el núcleo, siendo necesaria cada vez más energía para arrancar un electrón del átomo.

De este modo la segunda energía de ionización, es muchas veces considerada como siendo la energía mínima necesaria para remover un electrón de un ión de carga monopositiva, la tercera energía de ionización es la energía necesaria para remover un electrón de un ión dipositivo y el proceso continúa sucesivamente hasta quedar solo el núcleo.

En cuanto a la energía de remoción, el término surge frecuentemente asociado a procesos debido a la ocurrencia de efecto fotoeléctrico, en el cual se da la emisión de electrones por un material, generalmente metálico, cuando es expuesto a una radiación electromagnética de frecuencia suficientemente alta.

La gran diferencia entre la energía de ionización y la de remoción pasa, así, por el hecho de que la de ionización corresponde a una remoción escalonada de los electrones (las primeras energías de ionización corresponden a la remoción de los electrones mas externos al núcleo), en tanto que las de remoción corresponde a la energía necesaria para remover un electrón que puede provenir de cualquiera de las capas de átomo (inclusive aquellos más próximos del núcleo.

Debemos estar atentos al hecho de que la energía de remoción no toma un único valor par todos los electrones de un átomo dado, pero va siendo igual a las energía de ionización de los electrones removidos.

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