Energie di ionizzazione: quello che devi sapere

Se frequenti l’Università online Niccolò Cusano di Caltanissetta e stai per affrontare un esame di chimica, probabilmente sarai alle prese con le energie di ionizzazione.

Cercheremo con questa breve guida di scoprire quello che devi sapere sul significato di ionizzazione iniziando proprio dalla sua definizione per poi passare ad esempi pratici.

Energia di ionizzazione: definizione

Ti stai chiedendo che cos’è l’energia di ionizzazione? Ecco la definizione che possiamo darti:

“L’energia di ionizzazione di un atomo o di una molecola è l’energia minima necessaria per allontanare un elettrone e portarlo a distanza infinita, ovvero a 0 K e in condizioni di energia cinetica nulla.”

Con l’energia di ionizzazione, l’atomo che perde l’elettrone manterrà uguale il numero di protoni del nucleo e assumerà una carica positiva andando a formare uno ione positivo o catione.

L’energia di ionizzazione viene espressa in Kcal/mol o KJ/mol.

La dimensione del catione che si viene a formare è minore rispetto a quella del rispettivo atomo neutro, in quanto la perdita di un elettrone fa in modo che ci sia maggiore attrazione sugli elettroni rimanenti.

Prima di continuare a dare una spiegazione delle energie di ionizzazioni, avendo parlato di atomi, elettroni e molecole è bene dare un’infarinatura anche di questi concetti base della chimica.

Atomo e molecola: definizioni

Pensa ad ogni gesto che compi quotidianamente e a tutti gli oggetti con cui entri in contatto. Quando indossi un braccialetto d’oro stai entrando in contatto con un materiale formato da atomi.

Cos’è un atomo? L’atomo è la parte più piccola di un elemento e conserva tutte le sue proprietà durante una reazione chimica.

Ogni atomo si compone di un nucleo che è la sua zona centrale al cui interno troviamo i protoni (particelle di carica positiva) e i neutroni (particelle prive di carica). Attorno al nucleo ruotano gli elettroni, particelle di carica negativa.

Gli atomi si distinguono tra loro in base al numero di protoni, neutroni ed elettroni che li compongono. Quando un atomo possiede stesso numero di protoni ed elettroni, si dice che l’atomo è elettricamente neutro.

Che cos’è una molecola? La molecola è un’entità formata da due o più atomi che si combinano tra loro.

Energie di ionizzazione: che cosa sono

Con la definizione di energia di ionizzazione che ti abbiamo fornito all’inizio di questa guida, abbiamo descritto praticamente l’energia prima di ionizzazione (E₁) che serve ad allontanare l’elettrone più esterno di un atomo o comunque quello con minore energia tra tutti gli elettroni esterni. In questo caso viene sottratto dall’atomo l’elettrone meno fortemente legato.

Man mano che vengono sottratti elettroni avremo energia di seconda ionizzazione (E₂), energia di terza ionizzazione (E₃) e così via. Passando da un atomo al successivo i valori di queste energie aumentano.

Se ci pensi bene, ogni volta che si sottrae un elettrone, aumenta la carica positiva dell’atomo e allo stesso tempo aumenta l’energia necessaria a separare dall’atomo le cariche negative.

Le energie di ionizzazione sono dette periodiche e sono influenzate da alcuni fattori. Nello specifico:

• la carica nucleare
• l’effetto di schermo
• il raggio
• il sottolivello

Affinità elettronica

Abbiamo visto che l’energia di ionizzazione aumenta ogni volta che un elettrone si distacca dall’atomo ed è sottoposta all’influenza di alcuni fattori. L’attrazione e quindi l’energia messa in gioco quando un atomo neutro acquista un elettrone viene definita affinità elettronica e subisce l’influenza degli stessi fattori che agiscono sull’energia di ionizzazione. Quindi, quando aumenta l’energia di ionizzazione, aumenta anche l’affinità elettronica.

La tendenza di un atomo ad attrarre elettroni, una volta che si lega covalentemente ad un altro atomo, si definisce elettronegatività.

Anche l’elettronegatività è influenzata dagli stessi fattori che agiscono su energia di ionizzazione ed affinità elettronica.

Metalli e non metalli: esempi di ionizzazione

Per fare degli esempi pratici di ionizzazione, utilizziamo i metalli e i non metalli.

I metalli sono caratterizzati da una bassa energia di ionizzazione, mentre i non metalli hanno un’energia di ionizzazione più elevata.

Parallelamente, i metalli hanno basse affinità elettroniche, i non metalli hanno alte affinità elettroniche.

Nello specifico i metalli alcalini, elementi appartenenti al gruppo IA, come sodio, litio, potassio, hanno energia di ionizzazione minima. Poiché possiedono nell’orbitale esterno un solo elettrone, hanno un’elevata tendenza a perderlo e a raggiungere una configurazione elettronica stabile come quella dei gas nobili.

I gas nobili, al contrario dei metalli alcalini, hanno un’energia di ionizzazione massima. Tra i gas nobili abbiamo l’elio, il neon, l’argon.

Sono tutti gas monoatomici e da un punto di vista chimico sono inerti in quanto non hanno tendenza alcuna a perdere o acquistare elettroni. Il loro assetto elettronico resta stabile.

Siamo giunti al termine della nostra guida. Ora non ci resta che lasciarti studiare ed approfondire, augurandoci che il tuo esame di chimica vada bene anche grazie a qualche informazione che ti abbiamo dato.

Per essere ancora più certi del tuo successo, che ne dici di scoprire come controllare lo stress da studio ed ottenere i risultati che meriti?