Energia di ionizzazione: grafico (KJ/mol) vs numero di ionizzazione
Salve a tutti,
in un esercizio sono riportati i vari valori di energie di ionizzazione (prima, seconda... sesta) di un elemento ed io dovrei capire a quale gruppo appartiene tale elemento chimico.
Mi potreste spiegare come posso fare?
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In un grafico energia di ionizzazione (KJ/mol) vs numero di ionizzazione per un dato elemento un grande salto tra due successive energie di ionizzazione è tipico di una entrata improvvisa in un livello interno. Si può utilizzare ciò per capire da quale gruppo della Tavola Periodica un elemento provenga dalle sue successive energie di ionizzazione, ed è anche possibile capire in un gruppo quale sia tale elemento. Ma se non ricordo male questa cosa funziona solo per i primi 20 elementi.

Facciamo un esempio: il magnesio (1s22s22p63s2) fa parte del gruppo 2 della Tavola periodica ed ha le successive energie di ionizzazione:

736 1450 7740 10500 13600

Si nota bene il grande salto che avviene dopo la seconda energia di ionizzazione. Significa che ci sono 2 elettroni che sono relativamente facili da rimuovere (gli elettroni 3s2), mentre il terzo è molto più difficile da rimuovere (poiché proviene da un livello più interno - vicino al nucleo e con meno schermo).

Altro esempio: il silicio (1s22s22p63s23px13py1) fa parte del gruppo 4 della Tavola Periodica e possiede le successive energie di ionizzazione:

786 1580 3230 4360 16000

Qui il grande salto avviene dopo che il quarto elettrone è stato rimosso. I primi 4 elettroni provengono da orbitali del 3°livello; il quinto dal 2° livello.

La lezione che ne deriva:
Contare gli elettroni facili - quelli fino al grande salto (senza includere questo). Quel numero è il medesimo del numero del gruppo.

Un altro esempio:

Decidere a quale gruppo un atomo appartenga se ha le successive energie di ionizzazione riportate:

1060 1900 2920 4960 6280 21200

Le energie di ionizzazione aumentano di mille o duemila alla volta per i primi cinque elettroni. Poi c'è un grande salto di circa 15000. Ci sono 5 elettroni relativamente facili da rimuovere - così l'elemento appartiene al gruppo 5.

Se si mettono in grafico le successive energie di ionizzazione per un particolare elemento, si possono vedere le fluttuazioni in esso causate dai diversi elettroni che vengono rimossi.

Non è possibile solo vedere i grandi salti nell'energia di ionizzazione quando un elettrone proviene da un livello interno, ma si possono vedere anche minori fluttuazioni all'interno di un livello che dipendono dal fatto un elettrone provenga da un orbitale s o p, e anche se è accoppiato o singolo in quell'orbitale.

Il cloro ha la struttura elettronica 1s22s22p63s23px23py23pz1.

Il grafico riportato sotto mostra le prime otto energie di ionizzazione del cloro. Le etichette verdi mostrano quale elettrone è stato rimosso per ognuna delle energie di ionizzazione.
Se si mettesse un righello sul primo e sul secondo punto per stabilire la tendenza, si scoprirebbe che il terzo, il quarto ed il quinti punto giacciono sopra il valore che uno si aspetterebbe. Questo avviene perché i primi due elettroni derivano da coppie di elettroni nei livelli 3p e sono quindi più facili da rimuovere rispetto al caso in cui fosse disaccoppiati.

Di nuovo, se si mettesse un righello sul 3°, 4° e 5° punto per stabilire l'andamento, si scoprirebbe che il 6° ed il 7° punto giacciono sopra i valori che ci si aspetterebbe dal proseguimento dell'andamento. Questo avviene perché il 6° ed il 7° elettrone derivato dal livello 3s - leggermente più vicino al nucleo e leggermente meno ben schermato.

L'enorme salto non appena entra nel livello interno per l'8° elettrone è chiaramente ovvio!

ATTENZIONE! Le persone a volte diventano confuse guardando questi grafici perché dimenticano che stanno rimuovendo elettroni da un atomo. Per esempio, il primo punto si riferisce al primo elettrone che viene perso - da un orbitale 3p. In pratica, si parte dall'esterno dell'atomo e si lavora procedendo verso la metà. Se si parte dall'orbitale 1s e si lavora verso l'esterno, si è destinati a fallire!

Rappresentare molte altre energie di ionizzazione per il cloro necessita di un cambiamento nella scala verticale. La diciassettesima energia di ionizzazione del cloro è di circa 400,000 kJ/mol, e la scala verticale deve essere schiacciata per accogliere ciò.

Questo (in figura sotto) è un grafico logaritmico - rappresentato trovando il logaritmo di ciascuna energia di ionizzazione. Questo non schiaccia semplicemente la scala verticale. Lo distorce, a tal punto che l'unica cosa utile che il grafico ora mostra sono i salti maggiori dove il prossimo elettrone da rimuovere viene da un livello interno. La distorsione è così grande nelle prime 8 energie di ionizzazione, per esempio, che i modelli mostrati dal grafico precedente sono completamente (e ingannevolmente) distrutti.


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La chimica è una cosa che serve a tutto. Serve a coltivarsi, serve a crescere, serve a inserirsi in qualche modo nelle cose concrete.
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myttex, Didy
Grazie mille, mi sei stato molto utile!
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