Niveles de energía electrónica de los átomos - Introducción

Los tipos de enlaces formados por diferentes átomos y sus propiedades características dependen de la energía de ionización. El término ionización resalta la formación de iones. Así que primero entendamos brevemente qué son los iones. Cuando un átomo neutro pierde o gana un electrón, se forma una especie con carga positiva o negativa que se denomina ion. Cuando un átomo pierde un electrón, se forma un ion con carga positiva que se conoce como catión. Cuando gana un electrón, se forma una especie con carga negativa conocida como anión.

A continuación se da un ejemplo de la formación de un catión. El sodio pierde un electrón para formar un catión. El flúor puede ganar un electrón para completar su capa de valencia. Esto da como resultado la formación de una F-.

Existe una fuerza de atracción entre el electrón y el núcleo. Por lo tanto, para retirar el electrón de la influencia del núcleo, se debe proporcionar energía. ¿Qué es la energía de ionización? Es la cantidad de energía necesaria para arrancar un electrón de la influencia del núcleo de un átomo aislado en estado gaseoso. Las energías de ionización se expresan en electronvoltios por átomo o en kj/mol de átomos.

Aquí se muestra la energía de ionización del carbono. Intentemos quitarle un electrón a la Cy ver cómo varía su energía de ionización. La eliminación de un electrón de un neutro CEl átomo necesita 1086,2 kj/mol.

La eliminación de otro electrón de C⁺toma 2352 kj/mol. Esto es casi el doble de la energía necesaria para eliminar un electrón de un átomo de carbono neutro.

Entonces, ¿cuál podría ser la razón detrás del aumento de estas energías de ionización a pesar de que sólo estamos eliminando un electrón cada vez? Para responder a esta pregunta, asignemos primero a la eliminación del primer electrón un término conocido como primera energía de ionización. Asignemos a la eliminación del segundo electrón el término 2da energía de ionización y a la eliminación del tercer electrón el término 3ra energía de ionización.

Podemos decir que la 3ª energía de ionización es mayor que la segunda. La segunda ionización es mayor que la primera. Como ilustra la figura, hay 6 electrones y 6 protones en un átomo de carbono neutro. Veamos qué pasa cuando le quitamos electrones.

Cuando quitamos 1 electrón de este átomo neutro, quedan 6 protones y 5 electrones. Después de eliminar 1 electrón más del C⁺Ahora tenemos 6 protones y 4 electrones restantes.

¿Qué sucede cuando eliminamos otro electrón de C⁺²¿ion? Nos dará una C⁺³con 6 protones y 3 electrones. Podemos ver que el número de protones es constante en un valor de 6. Sin embargo, el número de electrones está disminuyendo.

Aquí se muestran la 1ª, 2ª y 3ª energías de ionización del oxígeno y del fósforo. ¿Cómo podemos explicar este comportamiento? Sabemos que un mayor número de protones con carga positiva atraerá con mayor fuerza a un menor número de electrones con carga negativa. Por lo tanto, sería mucho más difícil eliminar un electrón muy atraído por el núcleo. Esto significa que se necesitará más energía para hacerlo.

Otro factor que provoca el aumento de las energías de ionización sucesivas es que existen fuerzas de repulsión entre los electrones. Después de la eliminación de un electrón, esta fuerza de repulsión se reduce. Como resultado, debido a la menor repulsión entre los electrones, estos son atraídos más fuertemente hacia el núcleo. Distancia entre los electrones de valencia de C⁺se ha reducido. Por lo tanto, la repulsión entre electrones también disminuye. Esto significa que, debido a la falta de repulsión, se requerirá más energía para eliminar un electrón de un C⁺en comparación con el átomo de carbono neutro.