L’energia di ionizzazione

L’energia di ionizzazione

L’energia di ionizzazione (indicata con il simbolo Ei) è l’energia minima necessaria per strappare un elettrone a un atomo libero. Questa dipende dalla forza con cui ogni elettrone è attratto dal nucleo e, dato che gli elettroni e i protoni hanno la carica elettrica con lo stesso valore assoluto ma di segno opposto, convenzionalmente -1 e +1, di conseguenza l’energia per strappare un elettrone da un atomo dipende da quanto dista dal nucleo.

Negli atomi il numero di elettroni è uguale a quello dei protoni rendendoli elettricamente neutri. Nel momento che a un atomo viene sottratto un elettrone, questi acquista una carica elettrica positiva e viene chiamato catione. Si può fare questo con qualsiasi atomo e un esempio di come si può esprimere questo processo è:

Be(g) + Ei → e + Be+(g)

Quando ad un atomo si toglie il primo elettrone, l’energia necessaria per farlo viene chiamata energia di prima ionizzazione (Ei’); quella necessaria per estrarre il secondo elettrone viene chiamata energia di seconda ionizzazione (Ei”) e così via.

Be(g) + Ei‘ → e + Be+(g)

Be(g) + Ei” → e + Be2+(g)

L’energia necessaria per togliere il primo elettrone da un elemento non dipende soltanto dal numero di elettroni presenti in esso. Infatti, il litio ha 3 elettroni mentre l’elio ne ha 2. Eppure, l’energia necessaria per togliere il primo elettrone dal litio è molto minore rispetto all’elio. Questo si spiega dal fatto che uno dei tre elettroni si trova ad un livello energetico più lontano dal nucleo; pertanto, la forza che lo attrae al nucleo è molto minore.

L’analisi e lo studio sull’energia di ionizzazione per tutti gli atomi portò il passaggio dal modello atomico di Bohr al modello atomico a livelli, con il vantaggio di spiegare meglio la distribuzione degli elettroni attorno al nucleo. Questi si dispongono su sette livelli di energia dal minore al maggiore, ciascuno dei quali può contenere un numero massimo di elettroni, come mostrato nella tabella che segue.

LivelloNumero massimo di elettroni
2
8
8
18
18
32
32