A ionização é um processo de formação do íons que acontece quando átomos ou moléculas neutras adquirem carga elétrica. Os ácidos, por exemplo, são compostos inorgânicos que sofrem ionização em contato com a água.
Mas antes de demonstrar como acontece o processo de ionização é necessário relembrar o que é um íon e como ele é formado.
O íon
O íon é um componente químico, mais precisamente um átomo que perdeu elétrons (cátion) ou ganhou elétrons (ânion) durante uma reação química. Sendo assim, o átomo perdeu a sua neutralidade e ganhou carga elétrica.
Os cátions são substâncias que possuem uma estrutura favorável para perda de elétrons. Grande parte delas são metais alcalinos e metais alcalinos terrosos.
De acordo com a quantidade de carga positiva, podem ser classificados como:
- Monopositivos: carga +1
- Dipositivos: carga +2
- Tripositivos: carga +3
- Tretapositivos: carga +4
Já nos ânions, o número de elétrons na camada de valência (última camada) é maior que o número de prótons. Esses componentes são ametais e com alta capacidade de eletronegatividade.
De acordo com a quantidade de carga negativa, podem ser classificados como:
- Monovalentes: carga -1
- Bivalentes: carga -2
- Trivalentes: carga -3
- Tetravalentes: carga -4
O processo de ionização
Quando uma substância molecular, gerada a partir de ligação covalente, entra em contato com água há formação de íons. Por exemplo, as moléculas neutras do ácido clorídrico (HCl) em contato com a água sofrem ionização.
Esse fenômeno acontece pois a ligação química que existe entre o H e Cl é quebrada, dando origem aos íons H+ (perdeu um elétron) e Cl- (ganhou um elétron). E para garantir a sua estabilidade, o H+ se une a água, conforme a reação de ionização abaixo:
HCℓ(aq) + H2O(l) → H3O+(aq) + Cℓ-(aq)
Outro exemplo de ionização acontece com as pilhas e baterias. Através da formação de íons, elas conseguem sustentar uma diferença de potencial elétrico em um sistema e ceder energia por meio de correntes elétricas.
Dentro das baterias de carro, as placas de chumbo (Pb) são revestidas com placas de óxido de chumbo IV (PbO2), mergulhadas em ácido sulfúrico (H2SO4). As placas de chumbo são denominadas ânodo (polo negativo) da bateria, pois perdem elétrons:
Pb + HSO4- + H2O ⇄ PbSO4 + H3O+ + 2e-
E as placas revestidas de óxido de chumbo IV são chamadas de cátodo (polo positivo) da bateria, pois ganham os elétrons perdidos das outras placas, gerando corrente elétrica:
PbO2 + HSO4- + H3O+ + 2e- ⇄ PbSO4 + 5 H2O
Energia de ionização
A transferência de elétrons do átomo acontece devido a energia de ionização. Segundo essa propriedade periódica, o primeiro elétron movido encontra-se mais distante do núcleo atômico, isso porque quanto maior a distância menos energia é utilizada.
Consequentemente, os elétrons seguintes estarão cada vez mais próximos ao núcleo do átomo e para serem movidos será necessário mais energia. Sendo assim, a 1ª energia de ionização é menor que a 2ª, que é menor que a 3ª e assim sucessivamente.
Observe abaixo como se dá a energia de ionização do elemento químico alumínio (Al):
- El1 = 577,4 kJ mol -1
- El2 = 1.816,6 kJ mol -1
- El3 = 2.744,6 kJ mol -1
- El4 = 11.575,0 kJ mol -1
Na tabela periódica, o raio atômico é crescente nos sentidos da direita para a esquerda e de cima para baixo. Já a energia de ionização aumenta no sentido inverso, ou seja, ela é maior da esquerda para a direita e de baixo para cima.
Dissociação iônica
A dissociação iônica, também chamada de dissociação eletrolítica, acontece quando íons que já existiam antes são separados. Isso foi descoberto pelo químico sueco Svante Arrhenius enquanto realizava experimentos e observava a passagem de corrente elétrica em soluções aquosas.
De acordo com Arrhenius, quando uma substância é diluída em água ela se fraciona em partículas menores. Se a partir dessa divisão forem formadas moléculas, a solução não conduz energia, mas se forem gerados íons, a solução será condutora de eletricidade.
As bases ao sofrerem dissociação iônica liberam os íons OH‒ (hidroxila). Os ácidos passam por uma dissociação eletrolítica, ou seja, precisam sofrer ionização para liberar íons em solução. E os sais passam por neutralização – união dos íons hidrogênio e hidroxila para formação de água.
Com base nas explicações anteriores, podemos resumir:
Compostos iônicos + água = Dissociação iônica
Compostos moleculares + água = Ionização