Reação química que origina íons
A ionização é um processo químico, no qual átomos neutros adquirem carga elétrica (ânion ou cátion), isso em diversas situações, seja em líquidos, em sólidos ou em gases. Os ácidos, por exemplo, são substâncias que sofrem ionização quando entra em contato com a água.
Mas antes de entender como funciona o processo de ionização é necessário conhecer algumas características do íon.
Características do íon
Todo átomo possui a mesma quantidade de prótons e elétrons, nessa condição ele é eletricamente neutro. Mas quando o átomo perde (cátion) ou ganha elétrons (ânion), durante um reação química, a característica na neutralidade é desfeita e ele se transforma em um íon.
Os cátions possuem carga positiva, uma vez que, perderam um ou mais elétrons e ficam carregados positivamente. De maneira geral, os cátion são metais alcalinos (família IA) e metais alcalinos terrosos (família IIA).
Conforme a quantidade de carga positiva, eles podem ser classificados em:
• Monopositivos: carga +1
• Dipositivos: carga +2
• Tripositivos: carga +3
• Tretapositivos: carga +4
Já nos ânions receberam um ou mais elétrons, deste modo, o número de elétrons na camada de valência é maior que o número de prótons. Esse tipo de íon pertence ao grupo dos ametais e possui alta capacidade de eletronegatividade.
Conforme a quantidade de carga negativa, eles podem ser classificados em:
• Monovalentes: carga -1
• Bivalentes: carga -2
• Trivalentes: carga -3
• Tetravalentes: carga -4
Como acontece o processo de ionização
Uma das formas de gerar íons é através do contato de substâncias moleculares (formadas por ligação covalente) com a água, assim há compartilhamento de elétrons. Por exemplo, as moléculas do ácido clorídrico (HCl) em solução aquosa, sofrem a seguinte reação:
HCl(aq) + H2O(l) --> H3O+(aq) + Cl-(aq)
Nessa reação, a ligação química que existente entre o H e Cl foi quebrada, gerando aos íons H+ (perdeu um elétron) e Cl- (ganhou um elétron). E para garantir a sua estabilidade, o H+ se uniu com a água.
A estabilidade do átomo A é fundamentada na Regra do Octeto, criada por Gilbert Lewis e Walter Kossel. Segundo os autores, para o átomo alcançar a estabilidade precisa buscar uma camada de valência (última camada) com oito elétrons ou o mais próximo disso.
Veja outros dois exemplos de ionização de ácidos:
Ionização do ácido cianídrico (HCN):
HCN + 1 H2O 1 H+ + CN-1
Ionização do ácido fosfórico (H3PO4):
H3PO4 + 3 H2O 3 H+ + PO4-3
Todos os ácidos quando em contato com a água sofrem ionização, contudo nem toda substância molecular sofre ionização. Esse é o exemplo do açúcar (C12H22O11), que contato com a água, não formam íons, apenas se dissolve originando uma solução molecular não condutora de eletricidade.
Energia de ionização
A energia de ionização (EI) é um propriedade periódica que indica a quantidade de energia necessária para transferir elétrons de um átomo. O primeiro elétron a ser movido, encontra-se mais distante do núcleo atômico, isso porque, quanto maior a distância, menos energia é utilizada.
Em consequência disso, os elétrons posteriores estão cada vez mais próximos ao núcleo atômico e para serem transferidos será necessário mais energia. Seguindo o princípio dos opostos se atraem, é como se o núcleo (carga positiva) atraísse o elétron (carga negativa).
Sendo assim, a 1ª energia de ionização é menor que a 2ª, que é menor que a 3ª e assim consecutivamente.
Observe abaixo as energias de ionização do carbono (C):
• EI1 = 1.086 kJ mol -1
• EI2 = 2.353 kJ mol -1
• EI3 = 4.620 kJ mol -1
• EI4 = 6.223 kJ mol -1
• EI5 = 37.831 kJ mol -1
A tabela periódica indica a energia de ionização dos elementos químicos. O raio atômico (tamanho do átomo) é crescente da direita para a esquerda e de cima para baixo. Enquanto a energia de ionização aumenta da esquerda para a direita e de baixo para cima.
Sendo assim, quanto maior o raio atômico, menor será a energia de ionização, pois os elétrons estarão mais afastados do núcleo atômico e a força de atração entre eles será menor.
Propriedades da tabela periódica (Foto: Wikipédia)
Dissociação iônica
A dissociação iônica, também chamada de dissociação eletrolítica, é um fenômeno físico que acontece quando íons formados são separados. Esse processo foi descoberto por Svante Arrhenius, enquanto observava a passagem de corrente elétrica em soluções aquosas.
Arrhenius concluiu que quando uma substância é diluída em água, ela se reparte em partículas menores. Se a partir dessa divisão forem formadas moléculas, a solução não conduz energia, mas se forem gerados íons, a soluções será eletrolítica, ou seja conduz eletricidade.