Licenciatura Plena em Química (Universidade de Cruz Alta, 2004) Show Ouça este artigo: Quando um átomo isolado, em seu estado fundamental, absorve energia, seu elétron pode de deslocar de um nível energético quantizado para outro. Se a energia adicionada for suficiente, o elétron poderá então ser removido do átomo, dando origem a um íon positivo. “O elétron mais facilmente removível é aquele menos firmemente preso ao núcleo, e de mais alta energia”1. “O termo potencial de ionização é algumas vezes empregado para representar a energia do processo de ionização e é expresso em unidades de eV . átomo-1, sendo 1 eV.átomo–1 equivalente a 96,4869 KJ mol-1”2. A ionização é um processo de formação de um íon positivo pela remoção de um ou mais elétrons. Então, a energia de ionização pode ser definida como a energia mínima necessária para remover o primeiro elétron de um átomo, em estado fundamental. (O termo fundamental expressa neste caso o estado gasoso, uma vez que o átomo está livre de influências de átomos vizinhos; está isolado.) Então, a energia de ionização é a energia necessária para provocar o seguinte processo: X(g) → X+(g) + 1 elétron A maneira pela qual a energia de ionização varia com o número atômico é uma vez mais uma ilustração da lei de periodicidade química. A Figura 1 mostra essa variação para os primeiros seis períodos. De modo geral, como a carga nuclear aumenta através de um período e os elétrons periféricos são mais fortemente atraídos pelo núcleo e dessa forma presos ao átomo, mais energia é necessária para remoção de um elétron do átomo.  Primeiras energias de ionização (3) A medida em que aumenta o tamanho relativo do átomo, aumenta também a facilidade para remoção de um elétron de valência (periférico). Portanto, quanto maior for o tamanho do átomo, menor será a energia de ionização. E como o átomo aumenta em tamanho na tabela periódica de cima para baixo, a energia de ionização aumentará de baixo para cima. Como mostrou-se, o tamanho de um átomo ao longo de um período aumenta da direita para a esquerda, portanto, a atração do núcleo sobre os elétrons de valência aumentará da esquerda para a direita. Esquematicamente, a Figura 2 mostra o comportamento desta propriedade na tabela periódica. Variação da primeira energia de ionização nas famílias e períodos da tabela periódica. A segunda, terceira, quarta, etc. energias de ionização são aquelas necessárias para remover o segundo, terceiro, quarto, etc. elétrons, respectivamente. “Ocorre então um aumento sucessivo e pronunciado das energias de ionização sequenciais, e isto resulta do fato de que cada elétron retirado deixa o íon mais positivamente carregado do que o íon deixado pelo elétron anterior. Portanto, a remoção sequencial de elétrons implica no aumento gradual das cargas positivas, e cada vez mais energia é necessária para remoção do “próximo elétron”. A sucessiva remoção de elétrons diminui o tamanho dos íons e consequentemente aumenta a energia de ionização”4. Referências: Texto originalmente publicado em https://www.infoescola.com/quimica/energia-de-ionizacao/ PUBLICIDADE Dada a configuração do elemento de átomos de sódio (Na) e de cloro (Cl) e seus respectivos números atômicos. Na (Z = 11) → 1s22s22p63s1 Cl (Z = 17) → 1s²2s²2p63s23p5 O Na é um metal alcalino da família IA da tabela periódica. Uma propriedade interessante é que o sódio apresenta facilidade em perder elétrons. O que significa isso? A matéria é constituída por átomos, e sabe-se que a matéria interage com a energia, para que ocorra uma transformação nas propriedades da matéria implica do quanto um determinado fenômeno num dado sistema perde ou ganha energia. Assim, átomos de Na absorvem energia para formar uma ligação química na interação com outros átomos de diferentes números atômicos. – Logo, o átomo de Na perde um elétron formando um cátion (Na+): 1s22s22p6 ficando com 8 elétrons na camada de valência (estado de menor energia; estado fundamental). – O Cloro (Cl) é um halogênio presente na família VIIA da tabela periódica. A tendência do cloro é receber 1 elétron para completar a camada de valência, formando um ânion (Cl–): 1s22s22p63s2 3p6. A ligação entre esses íons de cargas opostas, sendo um metal e um não metal é do tipo iônica. Formando o cloreto de sódio como composto iônico: Na+(g) + Cl⁻(g) → NaCl(g) A formação de uma ligação de um composto iônico irá depender do quanto de energia for necessária fornecer para a remoção de um ou mais elétrons de um átomo e de sua transferência para outro átomo. Assim, podemos definir Energia de Ionização: É a energia mínima necessária para retirar um elétron de maior energia de um átomo isolado em seu estado gasoso e fundamental. Os elementos com baixa E.I apresentam maior tendência em perder um elétron. E elementos com alta E.I apresentam tendência a receber um elétron. De modo genérico, representamos da seguinte forma: E.I = E(X+) – E(X) A unidade de energia de ionização (E.I) pode ser expressa em elétron-volts (eV) ou em quilojoules por mol de átomos (kJ/mol). Para conseguir remover um elétron que se encontra em um nível maior de excitação energética é preciso fornecer a energia necessária para retirada desse elétron, então, se trata de um valor específico de energia (energia necessária!) capaz de romper com a atração da carga nuclear. A energia de ionização depende do equilíbrio da carga nuclear que diz respeito à interação entre núcleo-elétron, portanto depende do número atômico (Z) e da repulsão entre elétron-elétron. Voltando ao nosso exemplo do Na(g), podemos simplificar: Na(g) + E.I → Na(g)+ + 1e̵ logo, Na(g) + 5,1 eV → Na(g)+ + 1e̵ Perceba que a energia suficiente aplicada ao Na(g) na retirada de 1 elétron para a formação do íon positivo Na(g)+ é de 5,1 eV. Outros exemplos: Cobre (Cu) Cu(g) + 7,73 eV → Cu+(g) + 1e̵ A energia necessária fornecida ao Cu(g) neutro na fase gasosa para remover 1 elétron na formação de um cátion (Cu+) é de 7,73 eV, ou poderíamos expressar em 746 kJ/mol. Quanto maior a energia fornecida ao átomo maiores são as possibilidades de se retirar um elétron desse átomo. Nos exemplos acima, observamos a quantidade de energia fornecida para retirada de 1 elétron, é o que chamamos de Primeira Energia de Inonização (E.I1). A segunda energia de ionização (E.I2)é a energia necessária para retirada de um elétron do cátion de uma única carga no estado gasoso resultante da primeira ionização. Retomemos o exemplo do Cobre: Determinamos que E.I1 do Cu é: Cu(g) → Cu+(g) + e̵ (E.I1 = 7,73 eV ou 746 kJ/mol). A segunda energia de ionização para o cobre é: Cu+(g) → Cu2+(g) +e̵ (E.I2 = 20,29 eV ou 1958 kJ/mol). Nota-se que para a retirada de um elétron do cátion, a quantidade de energia fornecida é muito maior. Este efeito ocorre uma vez que em um cátion a distância do elétron ao núcleo é menor, por consequência a carga nuclear é maior, o que vai exigir que se forneça uma maior quantidade de energia para romper com a atração núcleo-elétron. Vejamos outro exemplo, o Berílio (Be) de número atômico Z = 4: Perceba que a remoção dos elétrons que estão mais próximos ao núcleo, o que pelo modelo de Bohr seriam os elétrons das camadas mais interna de energia, é necessária uma energia muito maior. Conforme o Be(g) perde 2 elétrons a configuração se assemelha a do He(g), isto é, com configuração de um gás nobre. Nota-se a quantidade de energia necessária para retirada do terceiro elétron no íon Be3+(g), a terceira energia de ionização, é muito alta. Deste modo, quanto maior for a quantidade de elétrons em um átomo, pode-se determinar várias energias de ionização. Quanto as propriedade periódicas Se a E.I depende do número atômico uma vez que está relacionada com a quantidade de elétrons num átomo bem como a repulsão entre eles, além do mais com o tamanho do raio atômico que sugere o efeito de atração exercida como carga nuclear (distância do elétron ao núcleo), define-se que: – E um grupo na tabela periódica, a energia de ionização aumenta conforme o número atômico (Z) diminui, aumentando de baixo para cima. À medida que o raio atômico diminui, e isto acontece de baixo para cima em um grupo na tabela periódica, os elétrons mais internos ficam mais próximos do núcleo, consecutivamente há maior força de atração entre elétron-núcleo, portanto, se faz necessário fornecer maior E.I para retirar um elétron de um átomo de menor raio atômico. – Em um período na tabela periódica, a energia de ionização aumenta conforme o número atômico (Z) aumenta da esquerda para a direita. Com o aumento de Z há o aumento da cargar nuclear, pois conforme o Z cresce em um período o raio atômico diminui. De modo geral, para os elementos representativos dos grupos IA, IIA, IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA, VIIIA, que hoje denominamos grupos 1, 2, 13, 14, 15, 16, 17, 18, podemos resumir: Energia de Ionização, propriedade periódica. Assim, podemos resumir: – Geralmente, a maioria dos metais possuem baixa E.I. O que significa que não requerem uma quantidade muito grande de energia para remover 1 elétron dos átomos que constituem o metal. – Geralmente, os não-metais possuem alta E.I. O que significa que requerem uma quantidade de energia maior de energia para remover 1 elétrons dos átomos que constituem os não-metais. Bons Estudos! David Pancieri Peripato Qual a energia de ionização é maior?Isso significa que os maiores valores para a energia de ionização são dos elementos situados próximos ao Hélio, ou seja, na parte superior à direita da Tabela Periódica. Por outro lado, os menores valores são dos elementos situados próximos ao césio, na parte inferior à esquerda da Tabela Periódica.
Qual a energia de ionização do sódio?Para considerar um exemplo, o átomo de sódio possui como primeira energia de ionização o valor de 406 kJ/mol.
Qual átomo tem a menor energia de ionização?Dentre os elementos que precisam de menos energia de ionização estão os metais alcalinos, por exemplo, o potássio.
Como saber a energia de ionização?O potencial de ionização é uma propriedade periódica, pois quanto maior o tamanho do átomo ou do raio atômico, ou seja, quanto maior for o número atômico, menor será a energia de ionização, porque os elétrons estarão mais afastados do núcleo e a força de atração entre eles será menor.
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Qual é a energia de ionização é maior a do sódio ou a do seu cátion?
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