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Luce ed elettroni
UNITÀ
C2
41
6. Il distacco degli elettroni: misurare
l’energia necessaria
Le conclusioni cui erano arrivati Bohr e Sommerfeld, in base alle quali gli
elettroni di un atomo possiedono una differente energia in funzione della loro
distanza dal nucleo, furono avvalorate da ricerche completamente diverse.
In un atomo, elettroni e nucleo hanno carica elettrica opposta e si attraggono
perciò reciprocamente, per la forza di Coulomb, con un’intensità inversamen-
te proporzionale alla loro distanza. Quanto più un elettrone dista dal nucleo,
dunque, tanto più debolmente è a esso legato.
La quantità di energia che si deve fornire a un elettrone per staccarlo da un atomo in
fase gassosa è detta
energia di ionizzazione
.
Si possono anche determinare le energie necessarie (seconda ionizzazione,
terza ionizzazione e così via) per strapparne anche tutti gli altri elettroni
(
Figura 17
).
Figura 18
Le energie di ionizzazione degli
elettroni del magnesio confermano che
essi sono raggruppati in differenti livelli
di energia.
Figura 17
Le prime due
ionizzazioni
dell’atomo di berillio:
la carica del catione
è uguale al numero
degli elettroni persi.
prima ionizzazione
seconda ionizzazione
prima ioniz azione
seconda ioniz azione
pr ma ionizzazione
seconda ionizzazione
prima ionizzazione
seconda ionizza ione
pr m n on
n io izzazio
elettrone
incidente
elettrone
incidente
più veloce
ione positivo +1
ione positivo +2
primo elettrone espulso
secondo elettrone espulso
ima ion azione
seconda ioni a
7. Le energie di ionizzazione: la conferma
dei livelli di energia
Le energie di ionizzazione determinate sperimentalmente per un dato ele-
mento presentano valori progressivamente crescenti, come è logico atten-
dersi: gli elettroni strappati in successio-
ne sono sempre più vicini al nucleo e
quindi più fortemente legati a esso. Su
di loro inoltre agisce una carica positiva
residua sempre maggiore, perché sempre
maggiore è il numero dei protoni non
più bilanciati dagli elettroni che sono
stati allontanati.
Analizziamo i valori delle energie di io-
nizzazione dei dodici elettroni del ma-
gnesio e mettiamoli in grafico usando,
per poterlo rappresentare più facilmen-
te, le radici quadrate delle energie (
Fi-
gura 18
).
Si può osservare che le prime due ioniz-
zazioni, cioè l’allontanamento dei due
elettroni più esterni, richiedono energie
simili.
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
elettroni
allontanati
E
i
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
737,7
1450,7
7730,4
10546
13623
18033
21736
25660
31653
35458
169988
189367,7
27,2
38,1
87,9
102,7
116,7
134,2
147,3
160,0
177,9
188,3
412,3
435,2
E
i
E
i
elettroni allontanati dall’atomo di magnesio
+
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