Energia de ionização (E.I.) é a energia necessária para arrancar um elétron de um átomo isolado e no estado gasoso nas condições padrão (número de prótons igual ao número de elétrons).
A ionização é a transferência de elétrons do átomo. Por isso, é chamado de energia de ionização, pois é necessário energia para retirar o elétron de um átomo. Também pode ser chamada de potencial de ionização.
Para que seja possível a separação de um elétron de um átomo, é necessário energia maior que a atração da carga nuclear. E como essa energia é viabilizada em um processo endotérmico, o potencial de ionização tem o sinal positivo (+).
Identificando a energia de ionização
Para saber identificar essa propriedade basta observar a tabela periódica. Assim é possível defini-la em relação a posição dos elementos químicos situados na mesma família ou num mesmo período.
- Numa mesma família: quando os elementos se encontram na mesma família, o tamanho do átomo vai aumentando a proporção que os níveis ou camadas aumentam. Então, na mesma família é feita no sentido de baixo para cima.
- Num mesmo período: quando os átomos possuem a mesma quantidade de níveis. A proporção que os prótons aumentam, também aumenta o nível de atração colocada sobre os elétrons. Desta forma, o raio atômico fica menor e ao mesmo tempo a energia de ionização aumenta. Então, o potencial de ionização aumenta no sentido da esquerda para a direita.
Ou seja, o potencial de ionização na tabela periódica é feita de baixo para cima e da esquerda para a direita.
Energia de ionização na tabela periódica
Veja a tabela e entenda como funciona o potencial de ionização.
De baixo para cima
A E.I. de um átomo do elemento químico Frâncio (Fr) será menor que o Hidrogênio (H) que está mais acima.
Da esquerda para a direita
A energia de ionização do Hidrogênio (H) será menor que o Hélio (He) que está mais à direita. Ou seja, quanto menor for o raio atômico maior potência de ionização é necessário para remover o elétron.
O potássio (K) é um dos elementos químicos que precisa de pouca energia para remover um elétron. Normalmente, os metais alcalinos como o Sódio (Na) também não precisam de muito potencial de ionização.
Energia de ionização e o raio atômico
Cada vez que um elétron é retirando, o raio atômico fica menor. Desta forma, será necessário maior energia para retirar o próximo elétron.
Ou seja, a primeira E.I. será menor que a 2ª, e a segunda será menor que a 3ª, e assim sucessivamente.
1ª E.I < 2ª E.I. < 3ª E.I. (…)
Exemplos com o Oxigênio (O)
O -› O+: 1313.9 kJ mol-1
O+1 -› O+2: 3388.2 kJ mol-1
O+2 -› O+3: 5300.3 kJ mol-1
O+3 -› O+4: 7469.1 kJ mol-1
O+4 -› O+5: 10989.3 kJ mol-1
Perceba que a cada retirada de elétron, a energia usada no processo é aumentada. A inicial precisou de 1313.9 kJ, enquanto que a quinta vez já foram necessários 10989.3 kJ.
Energia de remoção versus ionização
Ambas energias são bem semelhantes, o que vai diferenciar uma da outra é que a energia de remoção pode estar relacionada a efeitos fotoelétricos.
Efeito fotoelétrico é a liberação de elétrons, geralmente por materiais metálicos quando são expostos a luz (radiação eletromagnética).
Além disso, na remoção, os elétrons removidos não obedecem a sequência da mesma forma que acontece na ionização.
Na ionização, os elétrons que estão mais distantes do núcleo são os primeiros a serem removidos.
Energia de ionização e afinidade eletrônica
A afinidade eletrônica é um elemento que também interfere no comportamento dos átomos, contudo de maneira inversa.
Afinidade eletrônica ou eletroafinidade está relacionada a liberação de energia de um átomo ao retirar um elétron de um ânion. Ou seja, quando o átomo recebe o elétron.
Enquanto que na ionização é a utilizada para remover um elétron do átomo.
Energia de ionização e íon
Assim como o nome já revela, ionização está relacionado ao processo de formação dos íons. Ou seja, é o processo em que moléculas ou átomos recebem carga elétrica.
O íon é um componente químico em que um átomo ganha elétrons (ânion) ou perde elétrons (cátion) no processo de reações químicas. Processo que resulta na perda da neutralidade do átomo ao ganhar carga elétrica.