Ionizzazione Atomica è la perdita o l’acquisto di uno o più elettroni.
E’ la perdita di elettroni dei primi 2 gruppi, che vengono accolti dagli atomi del 7° gruppo.
La perdita di elettroni genera ioni positivi o Cationi, l’acquisto di elettroni genera ioni negativi o Anioni.
Lo Ione
Uno ione è un atomo con carica elettrica positiva o negativa, quindi uno ione non è mai neutro.
Uno ione è instabile, tenderà alla stabilità, cioè a ritornare neutro.
Perché un atomo neutro diventa ione?
Un atomo neutro diventa ione perché sollecitato da un fotone.
Cos’è il Fotone?
Il fotone è una particella ma a massa nulla e senza carica elettrica, si comporta come un’onda.
Il fotone si propaga nello spazio finché non incontra un’altra particella, es. un atomo, e da questa viene assorbito.
Se l’energia che giunge all’atomo è insufficiente, questa viene assorbita dall’atomo che cambia pur non diventando uno ione: eccitamento fotonico.
Se l’energia è sufficiente per sbalzare fuori dall’atomo uno o più elettrone, abbiamo la ionizzazione
La ionizzazione
La ionizzazione atomica è la perdita o l’acquisto di un elettrone da parte di un atomo.
Il Catione
Gli elettroni più esterni sono legati in modo molto debole al nucleo dell’atomo. Se aumentiamo l’energia applicata all’elettrone, possiamo espellerlo dall’atomo, e l’atomo diventa uno ione con carica positiva: il Catione.
Nella tavola periodica degli elementi è indicata la quantità di energia necessaria per la prima ionizzazione, cioè per l’espulsione dall’atomo del primo elettrone. L’energia di prima ionizzazione è espressa in kJ/mole.
L’espulsione degli elettroni avviene soprattutto per gli elementi del 1° e 2° gruppo della tavola periodica degli elementi, quelli posti nelle colonne di sinistra.
Volendo si possono strappare ad un atomo tutti gli elettroni. Però man mano che si strappano gli elettroni più prossimi al nucleo, aumenta l’energia necessaria per la ionizzazione.
La Ionizzazione di atomi leggeri e pesanti
Negli atomi leggeri la forza di ionizzazione dell’elettrone più prossimo al nucleo (orbitale 1s) è minore di quella degli atomi più pesanti, per cui per ionizzare completamente un atomo pesante sono richieste energie elevatissime, infatti un atomo pesante ha un nucleo composto da molti protoni che esercitano una grande attrazione sull’elettrone.
Man mano che ci spostiamo verso destra della tavola periodica degli elementi, aumenta la massa del nucleo e quindi la sua forza attrattiva sugli elettroni più esterni, così l’energia di jonizzazione cresce.
Man mano che scendiamo verso il basso della tavola periodica degli elementi, aumentano i livelli energetici e quindi gli elettroni più esterni si allontanano sempre più da nucleo, diminuisce l’attrazione, così l’energia di jonizzazione decresce.
Se mettessimo tutti gli elementi su un unico piano in ordine di massa, osserveremmo che l’energia di prima jonizzazione sale ma a salti, questa è una prova indiretta dei livelli energetici.
Inoltre osserveremmo che l’energia di prima jonizzazione ha dei picchi verso l’alto in corrispondenza dei gas nobili (8°gruppo) e dei picchi verso il basso coi metalli alcalini (1°gruppo).
La ionizzazione delle stelle
In natura la Ionizzazione Atomica integrale avviene nelle stelle. Nel nucleo solare la temperatura raggiunge i 16 milioni di K°, a queste temperature estreme gli atomi molto pesanti possono ionizzare completamente. Sulla superficie del Sole la temperatura non supera i 6 mila K°, per cui possono ionizzare completamente solo gli atomi leggeri come l’elio.
Nel Sole e nello strato superiore della nostra atmosfera (ionosfera) gli atomi sono ionizzati.
Il plasma
Una materia completamente ionizzata forma un gas detto plasma.
Il 99% della materia dell’Universo è plasma.
Nel plasma gli elettroni si muovono molto più velocemente che negli atomi non ionizzati.
L’Anione
Gli elementi del 7° gruppo acquisiscono facilmente un elettrone per aver un numero di elettroni uguale al gas nobile di riferimento (successivo), così diventano anioni.
Quando l’atomo diventa anione perde energia.
L’energia liberata dagli anioni si chiama affinità elettronica.
L’affinità elettronica misura la tendenza a formare anioni.
Affinità elettronica
L’Affinità elettronica è l’energia liberata da un atomo o una molecola gassosi e isolati che diventano ioni negativi, perché è sopraggiunto un nuovo elettrone.
L’unità di misura è il kJ/mol.
Se rilasciano energia è affinità elettronica negativa, cioè non necessitano di energia per acquistare un elettrone.
I non metalli hanno affinità più negativa dei metalli. I gas nobili hanno affinità positiva.