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3.5 Proprietà periodiche degli elementi

79

Gli elementi che presentano i più alti valori di energia di ionizzazione sono i

gas nobili, mentre quelli con i valori più bassi sono i metalli alcalini. L’elio pos-

siede il valore massimo dell’energia di ionizzazione mentre il cesio presenta il

valore più basso.

Gli alti valori delle energie di ionizzazione degli elementi del gruppo 0 indi-

cano una configurazione particolarmente stabile dalla quale è molto difficile ri-

muovere un elettrone. Invece i bassi valori delle energie di ionizzazione riscon-

trati per i metalli alcalini sono correlati con una struttura particolarmente sta-

bile degli ioni che si ottengono per rimozione di un elettrone, cioè la stessa con-

figurazione dei gas nobili.

L’aumento dei valori dell’energia di ionizzazione lungo un periodo è giusti-

ficato dall’aumento costante della carica nucleare al crescere del numero ato-

mico e dalla continua diminuzione delle dimensioni atomiche. Infatti, l’au-

mento della forza di attrazione e la maggiore vicinanza al nucleo rendono sem-

pre più difficile l’allontanamento dell’elettrone.

L’energia di ionizzazione dell’elio è superiore a quella dell’idrogeno poiché

l’aumentata carica nucleare rende più difficile allontanare un elettrone dall’a-

tomo di He. Invece l’energia di ionizzazione del litio (avente configurazione

elettronica 1s

2

2s

1

), è notevolmente più bassa di quella dell’elio (1s

2

) poiché l’e-

lettrone che occupa l’orbitale 2s è parzialmente schermato dall’interazione con

il nucleo degli elettroni dell’orbitale 1s. Un analogo effetto di schermo si verifica

quando l’orbitale 2s è completamente riempito, per cui l’energia di ionizzazione

del boro (1s

2

2s

2

2p

1

) risulta inferiore a quella del berillio (1s

2

2s

2

).

L’energia di ionizzazione dell’ossigeno (1s

2

2s

2

2p

4

) è più bassa di quella del-

l’azoto (1s

2

2s

2

2p

3

) poiché la repulsione tra due elettroni che occupano lo stesso

orbitale di tipo p è sufficiente ad annullare l’effetto dell’aumento della carica

nucleare e della diminuzione del raggio atomico. Introducendo altri elettroni,

come nel caso del fluoro e del neon, l’aumentata carica nucleare prevale sulla re-

pulsione fra gli elettroni che occupano lo stesso orbitale.

2500

2000

1500

1000

500

0

10 18

36

54

86

Numero atomico

Energia di ionizzazione (KJ/mol)

He

Ne

F

N

C

O

B

Li

Be

H

Ar

P

Mg

Na

K

Zn

As

Br

Kr

Rb

Cd

Xe

Cs

Ti

Rn

Figura 3.8

Valori delle energie di ionizzazione degli elementi in funzione del numero atomico.