Energia de Ionização

Por André Luis Silva da Silva
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 energia1.

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-12.

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 ionização4.

Referências:
1. EPSTEIN, Lawrence M.; ROSENBERG, Jerome l.; Química Geral, (Coleção Schaum), Porto Alegre: Bookman, 2003.
2. JONES, Chris J.; A Química dos Elementos dos Blocos d e f, Sociedade Brasileira de Química, Bookman, São Paulo/SP – 2002.
3. RUSSELL, John B.; Química Geral vol.1, São Paulo: Pearson Education do Brasil, Makron Books, 1994.
4. MAHAN, Bruce M.; MYERS, Rollie J.; Química: um curso universitário, Ed. Edgard Blucher LTDA, São Paulo/SP – 2002.