7 Grafico dell'energia di ionizzazione: spiegazioni dettagliate

Questo articolo discute il grafico dell'energia di ionizzazione. La ionizzazione, come suggerisce il nome, è correlata a ioni o elettroni.

Abbiamo bisogno di una certa quantità di energia per rimuovere gli elettroni sciolti da un atomo. Questa energia è chiamata energia di ionizzazione. Discuteremo di più su questa energia in dettaglio in questo articolo. Discuteremo anche diversi grafici di ionizzazione per atomi diversi.

Che cos'è l'energia di ionizzazione?

Come discusso nella sezione precedente, la quantità di energia necessaria per rimuovere l'elettrone più lasco di un atomo è chiamata energia di ionizzazione di quell'atomo. Supponiamo che elettrone si trova vicino al nucleo.

La forza di attrazione nucleare è molto elevata per questo elettrone. Quindi sarà necessaria più energia per estrarre questo elettrone dall'influenza del nucleo. Quindi maggiore sarà l’energia di ionizzazione necessaria per rimuovere quell’elettrone. Questo perché la forza attrattiva del nucleo è molto elevata e avvicinarsi ad esso richiederebbe più energia per uscire dal suo campo attrattivo. Vedremo di più sui grafici dell'energia di ionizzazione di diversi atomi nelle sezioni seguenti.

Cos'è il numero atomico?

La struttura atomica ha un certo numero di protoni e un certo numero di elettroni. Tuttavia il numero di elettroni può essere modificato facilmente. Quindi il numero atomico è considerato come il numero totale di protoni presenti all'interno dell'atomo. È l'impronta digitale di quell'elemento chimico. È rappresentato dalla lettera Z.

Il numero atomico è una quantità importante in quanto aiuta a identificare l'elemento e viene utilizzato anche per trovare il numero di massa dell'atomo. Il numero atomico può essere considerato come l'impronta digitale dell'atomo poiché ogni elemento chimico ha un numero atomico univoco.

Cos'è il numero di massa?

Il numero di massa o numero di massa atomica può essere definito come la somma del numero atomico, Z e del numero di neutroni, N. Il numero di massa è indicato con la lettera A.

Il numero di massa è quasi uguale alla massa atomica dell'elemento. Sebbene il numero di massa sia diverso per i diversi isotopi di un elemento. Discuteremo degli isotopi nelle sezioni seguenti di questo articolo.

Cosa sono gli isotopi?

Gli isotopi hanno lo stesso numero di protoni ma hanno masse diverse, indicando che hanno un numero diverso di neutroni.

Sappiamo che il numero atomico è unico per un elemento chimico. Quindi possiamo dire che gli isotopi appartengono alla stessa famiglia di elementi. Poiché il numero di massa è diverso, le masse atomiche di questi isotopi differiscono l'una dall'altra. Esiste un altro termine chiamato isomeri che hanno lo stesso numero di atomi ma sono diversi in termini di proprietà.

Confronto delle energie di ionizzazione degli atomi nella tavola periodica

Le energie di ionizzazione dei diversi atomi nella tavola periodica sono diverse. Queste tendenze energetiche sono riportate nella sezione seguente:

  • Il valore dell'energia di ionizzazione aumenta man mano che si procede da sinistra a destra lungo la tavola periodica.
  • Il valore dell'energia di ionizzazione diminuisce man mano che si procede dall'alto verso il basso lungo la tavola periodica.

Tipi di energia di ionizzazione

Man mano che l'elettrone viene rimosso dall'atomo, l'energia di ionizzazione continua ad aumentare. I diversi tipi di energie di ionizzazione a seconda del numero di elettroni rimossi sono riportati nella sezione seguente-

  • 1st energia ionizzata– L’energia utilizzata per rimuovere il primo elettrone dall’atomo.
  • 2nd energia ionizzata– Quando un elettrone è già stato rimosso e un altro elettrone deve essere rimosso, l’energia richiesta per rimuovere questo elettrone è chiamata 2nd energia ionizzata.
  • 3rd energia ionizzata– Quando all’atomo mancano già due elettroni e un terzo elettrone deve essere rimosso. Quindi l'energia richiesta per rimuovere questo terzo elettrone è chiamata energia di terza ionizzazione.

Fattori che influenzano l'energia di ionizzazione

L’energia di ionizzazione non è una quantità indipendente. Il suo valore dipende da molti fattori. Questi fattori sono indicati nella sezione riportata di seguito:

  • Configurazione degli elettroni – La maggior parte dell'energia di ionizzazione degli elettroni è determinata dalla configurazione degli elettroni poiché la configurazione determina principalmente le caratteristiche dell'atomo.
  • Carica nucleare– Conosciamo bene l’effetto della carica nucleare sull’energia di ionizzazione dell’elettrone. Con una maggiore influenza della carica nucleare sugli elettroni, l’energia di ionizzazione richiesta per rimuovere l’elettrone sarà maggiore e viceversa è anche vero che, con una minore influenza della carica nucleare sugli elettroni, minore sarà l’energia di ionizzazione richiesta per strappare un elettrone. dell'atomo.
  • Numero di gusci di elettroni – Il numero di gusci elettronici ci dice direttamente il raggio atomico. Maggiore è il raggio dell'atomo, più lontano sarà l'elettrone più esterno al nucleo. Quindi, sarà più facile estrarre un elettrone che risiede in un atomo con un numero maggiore di gusci. Se il numero di gusci è inferiore significa che il raggio è piccolo e l'elettrone è più vicino al nucleo, ciò implica che sarà necessaria più forza per allontanare l'elettrone dall'influenza del nucleo.
  • Carica nucleare effettiva– Se c’è maggiore tendenza alla penetrazione degli elettroni e il valore della schermatura elettronica è maggiore, l’effetto netto della carica nucleare sull’elettrone sarà minore. Quindi sarà necessaria una minore energia di ionizzazione per strappare l’elettrone da quell’atomo. Allo stesso modo, se la carica nucleare effettiva netta è maggiore, anche la quantità di energia di ionizzazione richiesta per rimuovere un elettrone dall'atomo sarà maggiore.
  • Stabilità – Ogni atomo trova il modo di raggiungere lo stato più stabile. Se l'atomo è stabile, sarà necessaria un'energia di ionizzazione molto elevata per strappare gli elettroni dall'atomo. Ciò accade nei gas nobili, la rimozione di un elettrone renderà l'atomo molto instabile. Quindi l'atomo proverà a resistere alla cattura dell'elettrone.

Primo grafico dell'energia di ionizzazione

Il grafico della prima ionizzazione viene disegnato utilizzando i valori dell'energia di prima ionizzazione e dei numeri atomici di diversi elementi chimici. Questo grafico mostra l'andamento nella tavola periodica dell'energia di prima ionizzazione.

Di seguito sono riportati alcuni punti importanti relativi al primo energia ionizzata grafico-

  • È importante notare che l'energia di prima ionizzazione aumenta man mano che si procede da sinistra a destra nella tavola periodica e raggiunge il suo picco nei gas nobili. Questo perché gli elettroni vengono aggiunti nello stesso guscio. Il raggio atomico continua a diminuire rendendo gli elettroni suscettibili all'effetto della carica nucleare.
  • Man mano che ci spostiamo verso il basso, il primo valore di ionizzazione diminuisce leggermente rispetto all'elemento precedente posizionato proprio sopra l'elemento corrente. Ciò accade perché viene aggiunto un ulteriore livello di elettroni man mano che si scende. Ciò aumenta il raggio atomico e diminuisce l'influenza della carica nucleare sugli elettroni.
  • Poi di nuovo aumenta con l'aumentare del numero atomico fino all'arrivo del prossimo gas nobile. I gas nobili hanno la massima energia di ionizzazione grazie alla loro maggiore stabilità.
grafico dell'energia di ionizzazione
Immagine: primo grafico dell'energia di ionizzazione

Immagine crediti: Doppio diesisPrimi blocchi energetici di ionizzazioneCC BY-SA 4.0

Secondo grafico dell'energia di ionizzazione

Il secondo grafico dell'energia di ionizzazione è realizzato utilizzando i valori della seconda energia di ionizzazione ei numeri atomici.

L'andamento dell'energia della seconda ionizzazione è uguale a quello dell'energia della prima ionizzazione, con l'unica differenza che il valore dell'energia della seconda ionizzazione è leggermente superiore all'energia della prima ionizzazione. Le tendenze sono le seguenti:

  • Il valore dell'energia di seconda ionizzazione aumenta man mano che si va da sinistra a destra nella tavola periodica.
  • Il valore raggiunge il massimo per un gas nobile.
  • Man mano che si scende il valore dell'energia di seconda ionizzazione diminuisce, poi man mano che ci si sposta verso destra inizia ad aumentare.

Terzo grafico dell'energia di ionizzazione

Quando l'atomo è già a corto di due elettroni e dobbiamo estrarre un terzo elettrone, allora possiamo che l'energia richiesta per rimuovere questo elettrone sia chiamata energia di terza ionizzazione. Il grafico dell'energia della terza ionizzazione viene realizzato utilizzando i valori della terza energia di ionizzazione e del numero atomico.

L'andamento seguito dall'energia di prima e seconda ionizzazione è lo stesso di quello dell'energia di terza ionizzazione. L'unica differenza è che l'energia della terza ionizzazione è la più alta tra tutte. Le tendenze sono le seguenti:

  • La terza energia di ionizzazione aumenterà se andiamo verso destra nella tavola periodica.
  • Il valore dell'energia di terza ionizzazione diminuisce se ci spostiamo verso il basso della tavola periodica.
  • Il valore dell'energia di terza ionizzazione diventa massimo per i gas nobili.

Grafico dell'energia di ionizzazione del fosforo

Il numero atomico del fosforo è 15. Ciò significa che il numero totale di elettroni nel suo atomo è 15. I valori delle dieci energie di ionizzazione del fosforo sono riportati di seguito:

  • Prima energia di ionizzazione- 1011.81
  • 2nd energia di ionizzazione- 1907
  • Terza energia di ionizzazione- 2914
  • Quarta energia di ionizzazione- 4963.6
  • Quinta energia di ionizzazione- 6273
  • Sesta energia di ionizzazione- 21,267
  • Settima energia di ionizzazione- 25,341
  • Ottava energia di ionizzazione- 29,872
  • Nona energia di ionizzazione- 35,905
  • Decima energia di ionizzazione: 40,950

Grafico dell'energia di ionizzazione del sodio

Il numero atomico del sodio è 11. Il sodio è rappresentato come Na. È uno degli elementi più volatili della tavola periodica. I valori di dieci energie di ionizzazione del sodio sono riportati di seguito-

  • Prima energia di ionizzazione- 496
  • 2nd energia di ionizzazione- 4562
  • Terza energia di ionizzazione- 6910
  • Quarta energia di ionizzazione- 9542
  • Quinta energia di ionizzazione- 13354
  • Sesta energia di ionizzazione- 16613
  • Settima energia di ionizzazione-20117
  • Ottava energia di ionizzazione- 25496
  • Nona energia di ionizzazione- 28392
  • Decima energia di ionizzazione: 141362

Grafico dell'energia di ionizzazione del magnesio

Il numero atomico del magnesio è 12. I valori delle prime dieci energie di ionizzazione del magnesio sono riportati di seguito:

  • Prima energia di ionizzazione- 737
  • 2nd energia di ionizzazione- 1450
  • Terza energia di ionizzazione- 7732
  • Quarta energia di ionizzazione- 10542
  • Quinta energia di ionizzazione- 13630
  • Sesta energia di ionizzazione- 18020
  • Settima energia di ionizzazione- 21711
  • Ottava energia di ionizzazione- 25661
  • Nona energia di ionizzazione- 31653
  • Decima energia di ionizzazione: 35458

Grafico dell'energia di ionizzazione del boro

Il numero atomico del boro è 5. Quindi ha solo cinque elettroni che possono essere estratti dall'atomo. Di seguito sono riportate le prime cinque energie di ionizzazione del boro:

  • Prima energia di ionizzazione - 800
  • Seconda energia di ionizzazione- 2427
  • Terza energia di ionizzazione- 3659
  • Quarta energia di ionizzazione- 25025
  • Quinta energia di ionizzazione- 32826

Grafico dell'energia di ionizzazione del carbonio

Il numero atomico del carbonio è 6. Ciò significa che ha solo sei elettroni che possono essere rimossi dall'atomo. Di seguito sono riportate le prime sei energie di ionizzazione del carbonio:

  • Prima energia di ionizzazione- 1086
  • Seconda energia di ionizzazione- 2352
  • Terza energia di ionizzazione- 4620
  • Quarta energia di ionizzazione- 6222
  • Quinta energia di ionizzazione- 37831
  • Sesta energia di ionizzazione- 47277

Grafico dell’energia di ionizzazione dell’alluminio

Il numero atomico dell'alluminio è 13. Ha 13 elettroni nell'atomo che possono essere rimossi. Di seguito sono riportate le prime dieci energie di ionizzazione dell'alluminio:

  • Prima energia di ionizzazione- 577
  • 2nd energia di ionizzazione- 1816
  • Terza energia di ionizzazione- 2744
  • Quarta energia di ionizzazione- 11577
  • Quinta energia di ionizzazione- 14842
  • Sesta energia di ionizzazione- 18379
  • Settima energia di ionizzazione- 23326
  • Ottava energia di ionizzazione- 27465
  • Nona energia di ionizzazione- 31853
  • Decima energia di ionizzazione: 38473

Grafico dell'energia di ionizzazione dello zolfo

Il numero atomico dello zolfo è 16. Di seguito sono riportate le prime dieci energie di ionizzazione dello zolfo:

  • Prima energia di ionizzazione- 999
  • 2nd energia di ionizzazione- 2252
  • Terza energia di ionizzazione- 3357
  • Quarta energia di ionizzazione- 4556
  • Quinta energia di ionizzazione- 7004.3
  • Sesta energia di ionizzazione- 8495
  • Settima energia di ionizzazione- 27107
  • Ottava energia di ionizzazione- 31709
  • Nona energia di ionizzazione- 36621
  • Decima energia di ionizzazione: 43177

Grafico dell'energia di ionizzazione successiva

I grafici di ionizzazione successivi di un elemento si riferiscono al grafico tracciato utilizzando diversi valori di energie di ionizzazione (1st, 2nd ecc).

Il valore dell'energia di ionizzazione successiva aumenta man mano che l'elettrone successivo è sempre più vicino al nucleo e quindi è necessaria più energia per rimuovere quell'elettrone. Man mano che continuiamo a rimuovere gli elettroni, l'energia di ionizzazione continua ad aumentare e l'influenza del nucleo diventa sempre più forte.

Grafico numero atomico vs energia di ionizzazione

Il grafico dell'energia di ionizzazione stesso è un grafico tracciato utilizzando i valori dell'energia di ionizzazione e del numero atomico degli elementi.

I numeri atomici sono scritti sull'asse orizzontale cioè sull'asse X. L'energia di ionizzazione è scritta sull'asse verticale cioè sull'asse Y. Mentre andiamo verso destra nella tavola periodica, abbiamo bisogno di una maggiore energia di ionizzazione per rimuovere l'elettrone dall'atomo, quindi l'energia di ionizzazione aumenta mentre andiamo verso destra. Ha raggiunto un valore massimo nei gas nobili e il valore diminuisce man mano che si scende nella tavola periodica.