Tendencia periódica de la energía de ionización

en el último vídeo vimos el patrón para la energía de ionización descendiendo en el grupo de la tabla periódica en este vídeo vamos a ver el patrón general al recorrer un periodo así que estamos aquí en el periodo 2 y el patrón general conforme recorres el periodo hacia la derecha es que habrá un incremento en la energía de ionización y en este vídeo vamos a hablar acerca de la primera energía de ionización así que vemos el litio el litio tiene una energía de ionización positiva de 520 kilos por mol y después seguimos con el berilio y ese número aumenta y puedes ver que en general el patrón es a incrementar así que el carbono aumenta a partir de ahí el nitrógeno aumenta a partir de ahí y entonces puedes ver que estos números están aumentando y aumentando hay un par de excepciones a este patrón general que podemos ver podemos ver que el berilio al boro hay una disminución real de la energía de ionización y también del nitrógeno al oxígeno hay una disminución en la energía de ionización así que hablaremos acerca de estas excepciones del patrón general pero primero vamos a analizar el litio y el berilio y ver si podemos descubrir porque en general conforme recorremos un periodo hay un incremento en la energía de ionización así que echemos un vistazo a estos diagrama de aquí abajo y continuamos dibujando el litio y el verín primero el litio con número atómico de 3 así que tenemos protones en el núcleo y la configuración electrónica para el litio es 1 s 2 2 s 1 entonces hay dos electrones en el primer nivel de energía en un orbitales y estos son los dos electrones en el primer nivel de energía que ocupan un orbitales y en el segundo nivel de energía hay un electrón así que pongamos un electrón ahí para el berilio tenemos un número atómico de 4 tenemos 4 protones en el núcleo y entonces para el berilio la configuración electrónica 1 s 2 2 s 2 así que en el primer nivel de energía tenemos nuestros 2 electrones y en el segundo nivel de energía también tenemos 2 electrones así que tenemos un átomo neutro de berilio continuamos poniendo esos 2 electrones en el segundo nivel de energía estos diagramas no son perfectos pero solo van a ayudarnos a intentar entender los conceptos simples para comprender este patrón de aquí así que analicemos la energía de ionización para estos dos átomos y vamos a usar los mismos factores de los que hablamos en el vídeo anterior entonces el primer factor fue la carga nuclear vamos a continuar escribiendo carga nuclear aquí y la carga nuclear desde luego se refiere a cuántos protones tienes en tu núcleo y entre más protones tienes mayor será la fuerza de atracción para el electrón externo así que si vemos el litio con una carga de más 3 en el núcleo eso va a atraer este electrón externo entonces hay una carga de más 3 para el berilio con una carga de más 4 va a traer este electrón de aquí y debido a que es más 4 pensarías que tendría una fuerza de atracción mayor para uno de estos electrones externos entonces solo pensando acerca de la carga nuclear esperaríamos que hubiera mayor fuerza de atracción para uno de los electrones externos en el berilio que en el litio por lo tanto pensarías que requeriría más energía sustraer el electrón externo y por eso tenemos un incremento en la energía de ionización sólo pensando en la carga nuclear diríamos que necesitarían que hubiera un incremento en la energía de ionización ahora pensemos en el blindaje o apantallamiento electrónico el link baje ya miento electrónico la idea es que los electrones de la capa interna van a separar a los electrones externos del efecto del núcleo si ves el litio este electrón de aquí va a repeler este electrón externo y este electrón de aquí en la derecha también va a repeler este electrón entonces blindan ese electrón externo de la atracción del núcleo lo blindan de la carga positiva y si vemos el berilio una vez más estos electrones en la capa interna van a hacer exactamente lo mismo van a blindar este electrón externo de los efectos del núcleo y así vamos a tener aproximadamente la misma cantidad de apantallamiento electrónico aquí ahora para el berilio el berilio tiene un electrón aquí que podría repeler este electrón y probablemente contribuye un poco a esto pero en general los electrones de la capa interna hacen más del blindaje o apantallamiento que este electrón porque este electrón está en el orbital 12 s así que estos electrones de la capa interna más efectos sobre el apantallamiento entonces diremos que el apantallamiento o blindaje es aproximadamente el mismo para estos dos átomos y por lo tanto realmente no hay un efecto en la energía de ionización y después finalmente la distancia que fue el tercer factor del que hablamos así que la o sea es electrón externo es para el núcleo bueno este electrón en el litio está en el orbital 12 s entonces en promedio hay una cierta distancia hasta el núcleo y este electrón del que estamos hablando en el berilio también está en el orbital 12 s así que en promedio está casi a la misma distancia del núcleo y así la distancia no tiene mucho efecto o ningún efecto en la energía de ionización entonces la distancia no tiene un efecto y el apantallamiento electrónico o el blindaje no tiene efecto realmente en todo lo que tenemos que pensar aquí es en la carga nuclear continuamos y calculemos la carga nuclear efectiva para ambos átomos muy rápido así que para el litio la carga nuclear efectiva sería el número de protones eso es más 3 entonces estamos calculando la carga nuclear efectiva así que sería más 3 - el número de electrones del apantallamiento electrónico eso sería este y aquel entonces más tres menos 2 así que obtenemos una carga nuclear efectiva cercana a + 1 y en realidad es como 1.3 cuando haces un cálculo más complicado para el berilio la carga nuclear efectiva sería el número de protones que aumentaría a más 4 y los electrones del efecto de pantalla otra vez sólo vamos a considerar estos electrones de la capa interna para nuestro cálculo muy simplificado de la carga nuclear efectiva y así tendríamos una carga nuclear efectiva cercana a 2 positivo en realidad es aproximadamente 1.9 cuando se hace el cálculo más complicado y así podemos ver que tenemos un incremento en la carga nuclear efectiva de más 1 a más 2 entonces conforme recorres un periodo vas a incrementar la carga nuclear efectiva y esta es la razón que se da para el patrón de incremento en la energía de ionización conforme recorres un periodo en la tabla periódica a continuación hablaremos de las excepciones para esto lo siguiente que vemos es que fuimos de 520 para el litio a un aumento para el berilio por el incremento de carga nuclear y cuando vamos del berilio al boro vemos esta caída verdad vamos de 900 a 800 entonces no está siguiendo nuestro patrón general pero vamos a ver si podemos explicarlo así que dibujaremos una imagen del boro aquí alguno tiene un protón más en el núcleo entonces hay 5 protones en el núcleo así que tenemos más 5 en un átomo neutro el boro tendría 5 electrones así que continuemos escribiendo la configuración electrónica para el boro sería 1 s 2 2 s 2 y después 2 p 1 entonces para el boro continuamos mostrando los 2 electrones en el orbital 1 s los 2 electrones en el orbital 2 s y después es electrón en el orbital p en promedio un electrón en el orbital p está un poco más alejado del núcleo así que voy a representar este electrón aquí mismo este sería el electrón más externo este electrón p aquí mismo este es el que será sustraído en términos de ionización una vez más vamos a pensar en nuestros tres factores verdad entonces primero la carga nuclear bueno comparado con el berilio que tenía un núcleo de carga de más 4 el bueno tiene un núcleo de carga de más 5 así que tenemos un incremento en la carga nuclear y podríamos pensar en este electrón como experimentando una mayor atracción hacia el núcleo entonces sólo pensando acerca de la carga nuclear podríamos pensar hay un incremento en la energía de ionización que sigue nuestro patrón general pero tenemos estos otros dos factores también a considerar si pensamos acerca del efecto de apantallamiento electrónico sabemos que este electrón externo este electrón en el orbital 2p está blindado por estos electrones internos en el 1s así que definitivamente hay algo de efecto pantalla por estos electrones en el orbital 1s así pero debido a que en promedio este electrón en el orbital p está un poco más alejado de los electrones aquí estos electrones están en el orbital 12 entonces todos están en el segundo nivel de energía pero en promedio los electrones en el orbitales se están un poco más cercanos al núcleo y así que hay un poco de apantallamiento electrónico que estará ocurriendo aquí hay un poco de blindaje extra para este electrón en el orbital p y debido a este apantallamiento extra no se sentirá tanta atracción hacia el núcleo de esa carga nuclear incrementada y entonces solo pensando en el efecto de apantallamiento electrónico esto está blindando a los electrones externos de la atracción del núcleo por lo tanto será más fácil sustraer ese electrón así que el blindaje ocasiona un decremento en la energía de ionización finalmente la distancia si pensamos en la distancia otra vez en promedio este electrón externo está un poco más alejado del núcleo que este electrón de aquí en el berilio y debido a que está más alejado hay menos fuerza de atracción del núcleo y por lo tanto toma un poco menos de energía sustraer el electrón y solo pensando acerca de la distancia podemos decir que hay una disminución en la energía de ionización entonces sumamos todos estos factores así que pensamos en la distancia como disminución en la energía de ionización el efecto de pantalla de los electrones dice disminución en la energía de ionización estos dos resultan ser un poco más importantes que este incremento en la energía de ionización por el incremento de la carga nuclear y esa es la razón para esta caída en la energía de ionización que desde el berilio al boro entonces esto explica la primera excepción para el patrón general ahora hablemos de esta otra excepción de aquí así que esta caída en la energía de ionización que sería del nitrógeno al oxígeno entonces vamos a continuar escribiendo las configuraciones electrónicas para el nitrógeno y oxígeno primero vamos a escribir la configuración para el nitrógeno sería 1 s 2 2 s 2 y después 2 3 vamos a continuar y hacer esto en notación de orbitales así que tenemos el orbital 1 s el orbital 12s y después nuestros orbitales p de esta manera y vamos a continuar y poner estos electrones en azul entonces 1 s 2 se haría cargo del primer nivel de energía y después en el segundo nivel de energía hay 2 electrones así que eso se hace cargo de estos electrones de aquí y después en el orbital p tenemos 1 2 y 3 ahora para el oxígeno escribiremos la configuración electrónica para el oxígeno un electrón más en el que pensar entonces 1s 2 2 s 2 y después 2 c4 así que cuando escribimos nuestra anotación de orbitales continuaré poniendo estos electrones usaré aquí otra vez azul si pensamos acerca de esos electrones 1s 2 eso se encarga de estos y luego 2 s 2 y después tenemos 24 si vamos 1 2 y después ese cuarto electrón que sólo va a emparejar los giros ese irá en este orbital de aquí ya que es electrón en magenta es repelido por ese electrón en azul esto significa que es un poco más fácil sustraer ese electrón entonces un poco de repulsión electrón electrón ahí significa que es más fácil sustraer el electrón por lo tanto requiere menos energía sustraer ese último electrón que lo que requeriría sustraer un electrón de allá para el nitrógeno y esta es la razón que normalmente ves dada para esta disminución en la energía de ionización del nitrógeno al oxígeno así que hemos hablado de las dos excepciones pero otra vez en general conforme recorres un periodo en la tabla periódica encontrarás un incremento en la energía de ionización y se debe al número mayor de protones en el núcleo jalando el electrón externo teniendo una fuerza de atracción mayor para ese electrón externo y por lo tanto haciendo más difícil sustraer ese electrón resultando en un incremento en la energía de ionización