Energía de ionización: tendencia de grupo

la energía de ionización se refiere a la energía que se requiere para remover un electrón de un átomo neutro así que si vemos aquí abajo está representa un átomo neutro es decir igual número de protones y electrones y debido a que el núcleo con carga positiva va a traer a los electrones con carga negativa se requiere energía para sustraer un electrón de la fuerza de atracción del núcleo entonces esto es tu energía de ionización si sus traes un electrón ya no tendrás igual número de protones y electrones tienes un protón más que electrones y por eso aquí tendrás una carga positiva de 1 por lo tanto formarás un guión así que la energía de ionización siempre será positiva siempre se requerirá energía para sustraer un electrón así que tenemos un valor positivo para la energía de ionización y nuestras unidades son kilo jules por mol y en este vídeo sólo vamos a hablar acerca de la primera energía de ionización y uno así vamos a ver algunas de las energías de ionización reales para los elementos en el grupo 1 y podemos ver aquí algunos elementos en el grupo 1 y para el hidrógeno se requieren mil 312 kilos jules por mol de energía para sustraer un electrón del hidrógeno para el litio se requerirán cerca de 520 kilos jules por mol para sustraer un electrón y podemos ver que conforme descendemos el número disminuye entonces para el sodio sería 496 potasio sería 419 así que hay un patrón claro conforme descendemos en un grupo en la tabla periódica definitivamente disminuye la energía de ionización entonces tiene que ser más fácil sustraer un electrón vamos a ver si podemos encontrar la razón y vamos a estudiar a detalle estos dos elementos que son hidrógeno y litio entonces comencemos y veamos estos diagramas aquí vamos a llenarlos para el hidrógeno y litio y así que para nuestro primer diagrama pondremos el hidrógeno el hidrógeno tiene el número atómico de 1 así que hay un protón en el núcleo entonces hay una carga de más 1 en el núcleo y en un átomo neutro hay un electrón vamos a continuar dibujando en el hidrógeno un electrón justo aquí así la configuración electrónica sería 1s así que un electrón está en el orbital s en el primer nivel de energía y este electrón con carga negativa es atraído por este núcleo con carga positiva entonces para sustraerlo debes añadir energía si tú añades mil 312 kilos jules por mol de energía puede sustraer es electrón y si haces eso te quedarás sólo con una carga positiva en el núcleo y ningún electrón a su alrededor y si ya no tienes un átomo neutro entonces tienes un yo tienes h más porque hay una carga positiva de uno en el núcleo y cero electrones así que h más aquí está el concepto de la energía de ionización vamos a ver el litio aquí abajo dibujaremos al litio el litio tiene un número atómico de 3 así que hay 3 protones en el núcleo y en un átomo neutro 3 electrones entonces la configuración electrónica es 1 s 2 2s 1 así que hay 2 electrones en el primer nivel de energía y están en el orbital s voy a continuar dibujando los aquí estos 2 electrones que acabo de dibujar representan los 2 electrones en el primer nivel de energía en el segundo nivel hay un electrón más voy a poner ese electrón aquí abajo así entonces para el litio si sus traemos un electrón el que es más probable en salir sería este electrón externo el que está en el orbital 2s así que si aplicas 520 kilos por mol de energía puede sustraer ese electrón y si haces eso te quedarían cargas positivas en el núcleo y aún tendrías electrones en el orbital es así que continuaré y los dibujaré aquí pero has tomado el electrón externo y por lo tanto aquí tienes un cat ión de litio tienes el i + 1 porque ahora tienes tres cargas positivas en el núcleo y sólo dos electrones así que tres menos dos damas uno la configuración electrónica para el cast ión de litio sería por lo tanto 1s todos porque hemos sustraído es electrón exterior en el orbital 2s entonces esto es la idea para la ionización del hidrógeno y litio y vamos a examinar algunos de los factores que afectan la energía de ionización y así primero hablaremos de la carga nuclear así que continuaré escribiendo carga y clear aquí la idea de carga nuclear es que entre más cargas positivas tengas en tu núcleo el electrón sentirá mayor fuerza de atracción y por lo tanto será más difícil sustraer ese electrón así que en general puedes pensar que un aumento de carga nuclear haría incrementar la energía de ionización porque de nuevo hay una mayor fuerza de atracción para los electrones así que examinemos estas dos situaciones y vamos a pensar primero en el hidrógeno el hidrógeno tiene una carga más 1 en el núcleo y este único electrón aquí sería jalado hacia el núcleo por esa carga positiva si vemos el litio +3 en el núcleo así que es una carga nuclear mayor sólo pensando en la carga nuclear podrías decir oh bueno este electrón podría ser jalado mucho más que en el hidrógeno porque más 3 es mayor que más 1 entonces solo pensando acerca de la carga nuclear para estos dos casos eso pareciera indicar que el electrón exterior del litio tendría una mayor fuerza de atracción hacia el núcleo por lo tanto podrías pensar que requiere más energía sustraer ese electrón así que solo pensando en la carga nuclear podemos pensar en el aumento en la energía de ionización lo siguiente vamos a hablar acerca del efecto pantalla de los electrones excepto ya d electrones o también podría llamarlo ya tú electrónico la idea del efecto pantalla de los electrones es que los electrones de la capa interna van a blindar a los electrones externos de la carga positiva del núcleo y ahora veremos al litio como ejemplo de esto tenemos estos dos electrones de la capa interna que van a repeler a los electrones de la capa externa así que este electrón el azul va a repeler este electrón en verde y este electrón en azul va a repeler este electrón en verde y así van a blindar este electrón externo en verde de la carga 3 positiva porque los electrones repelen otros electrones cargas semejantes repelen a otras cargas semejantes esta es la idea de efecto pantalla de los electrones o apantallamiento electrónico así que pensando solo en este factor para el litio estos 2 electrones del orbital interno van a blindar a los electrones del orbital externo habrá una fuerza en la dirección opuesta por así decirlo y esto significa que será más fácil sustraer el electrón externo debido a la fuerza de repulsión de estos electrones y si solo pensamos acerca del efecto pantalla de los electrones o el apantallamiento electrónico sería más fácil sustraer el electrón externo del litio debido al efecto pantalla y por lo tanto necesitarías menos energía entonces tenemos una disminución en la energía de ionización si solo estamos pensando en este factor ahora la carga nuclear y el efecto pantalla de los electrones van de la mano y una manera de relacionarlos sería pensar acerca de lo que se conoce como carga nuclear efectiva así que continuaré escribiendo carga nuclear efectiva como zeta es igual a la carga nuclear que es z menos el efecto pantalla de los electrones así que esto es una manera de pensar acerca de esto esta es una forma muy simplista de hacer los cálculos así que veamos primero el hidrógeno y calculemos la carga nuclear efectiva que este electrón experimenta bueno hay una carga de +1 en el núcleo esa es la carga nuclear zeta y no hay electrones de apantallamiento entonces 1 - 0 es por supuesto más 1 así que este electrón externo experimenta una carga nuclear efectiva de más 1 para el litio hay 3 protones en el núcleo así que z sería más 3 y hay dos electrones de apantallamiento estos dos electrones de la capa interna de aquí así que sería más 3 menos 2 entonces la carga nuclear efectiva sería de más 1 si piensas acerca de esto la carga nuclear efectiva que el electrón de hidrógeno siente es casi la misma que la del electrón externo del litio porque ambas tienen una carga nuclear efectiva de más 1 así que el hecho de que el litio tiene este efecto de pantalla de los electrones o apantallamiento de electrones esto cancela este efecto de la carga nuclear y así estas dos cosas se cancelan ahora desde luego esto es una manera muy muy simplista de calcular el efecto de la carga nuclear en realidad para el litio si lo hacemos de la manera más complicada se obtiene un valor de 1 punto 3 aproximadamente entonces podemos decir que la carga nuclear efectiva está cerca de más 1 positivo a pesar de que es un poco más preciso decir que es alrededor de 1.3 y para nuestros propósitos el efecto pantalla de los electrones para el litio cancela ese incremento de la carga nuclear y por eso tenemos que echar un vistazo al último factor para entender este patrón y el último factor es la bilis sea de ese electrón externo hasta el núcleo así que reflexionemos en esto para el hidrógeno este electrón está muy cercano al núcleo y entre más cerca esté tendrá una mayor fuerza de atracción hacia el núcleo entonces una vez más en la física la ley de coulón es dependiente de la distancia entre más cerca estás sentirás más la fuerza de atracción así que este electrón siente una fuerza de atracción muy poderosa entonces es difícil sustraer ese electrón para el litio este electrón en la capa externa está en promedio a mayor distancia del núcleo y por lo tanto no tiene tanta atracción hacia el núcleo no hay una fuerza de atracción tan grande así que es más fácil sustraer es electrón externo si es más fácil sustraer ese electrón externo desde luego significaría una disminución en la energía de ionización entonces debido a la distancia podemos decir que es más fácil sustraer ese electrón externo para el litio porque está más alejado del núcleo y así pensando en los tres factores al mismo tiempo la carga nuclear y efecto pantalla de los electrones se cancelan mutuamente y entonces podemos pensar solo acerca del factor de la distancia para explicar el patrón que vemos en los grupos para la energía de ionización