Cálculo de energia de ionização:
A energia de ionização (IE) é a quantidade mínima de energia necessária para remover um elétron de um átomo ou molécula em seu estado gasoso. Veja como você pode abordar calculá -lo:
1. Métodos experimentais: *
Espectroscopia de fotoelétrons (PES): Essa técnica mede diretamente as energias de ionização de diferentes elétrons em um átomo. Envolve bombardear a amostra com fótons de energia conhecida e analisar a energia cinética dos elétrons ejetados. A diferença entre a energia do fóton e a energia cinética eletrônica fornece a energia de ionização.
* espectroscopia de impacto eletrônico: Neste método, um feixe de elétrons é usado para bombardear a amostra. A perda de energia dos elétrons após colisão revela as energias de ionização da amostra.
2. Cálculos teóricos: *
Métodos químicos quânticos: *
hartree-fock: Este método usa uma solução aproximada para a equação de Schrodinger para determinar a estrutura eletrônica de um átomo ou molécula. A energia de ionização pode então ser calculada como a diferença de energia entre o estado neutro e o estado ionizado.
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teoria funcional da densidade (DFT): Este método se concentra na densidade de elétrons, e não na função de onda, oferecendo uma abordagem mais eficiente computacionalmente para calcular a energia de ionização.
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Teoria do cluster acoplado: Esse método altamente preciso fornece previsões altamente precisas de energias de ionização para sistemas menores.
3. Fórmulas empíricas: *
Teorema de Koopmans: Este teorema simples afirma que a energia de ionização é igual ao negativo da energia orbital molecular (HOMO) mais alta ocupada (HOMO) calculada usando a teoria de Hartree-Fock. Isso fornece uma estimativa rápida, mas pode ser menos precisa para moléculas maiores.
4. Tendências periódicas: *
tendências de energia de ionização: Você pode prever as energias de ionização relativa dos elementos usando tendências periódicas.
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Durante um período: A energia de ionização geralmente aumenta à medida que você passa da esquerda para a direita por um período. Isso ocorre porque a carga nuclear efetiva aumenta, atraindo elétrons mais fortemente.
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em um grupo: A energia de ionização geralmente diminui à medida que você se move para um grupo. Isso ocorre porque os elétrons externos estão mais longe do núcleo e experimentam atração mais fraca.
Pontos importantes: * A energia de ionização é sempre um valor positivo, pois é necessária energia para remover um elétron.
* Quanto maior a energia de ionização, mais difícil é remover um elétron do átomo ou molécula.
* As energias de ionização podem ser categorizadas ainda mais como primeiro, segundo, terceiro e assim por diante, dependendo do número de elétrons removidos.
Exemplo: Para calcular a primeira energia de ionização do hidrogênio (H), você precisa determinar a energia necessária para remover um elétron de um átomo de hidrogênio em seu estado gasoso.
* Experimentalmente, você pode usar espectroscopia de impacto de PES ou elétrons para medir a energia necessária para remover o elétron.
* Teoricamente, você pode usar métodos químicos quânticos como Hartree-Fock ou DFT para calcular a diferença de energia entre o átomo de hidrogênio neutro (1S1) e o íon ionizado de hidrogênio (1S0).
Em resumo, o cálculo da energia de ionização envolve técnicas experimentais, cálculos teóricos, fórmulas empíricas e entendimento de tendências periódicas. O método específico escolhido depende da precisão desejada e da complexidade do sistema.
