Medicina 2014
Si assuma che i valori delle prime sei energie di ionizzazione (espresse in kJ mol−1) di un elemento siano: 738, 1450, 7730, 10500, 13600 e 18000. Quale/i delle seguenti affermazioni è/sono corretta/e?
Normalmente nei quiz dei test di ammissione non vengono trattate le energie di ionizzazione superiori alla prima. Negli anni del periodo "Cambridge", caratterizzati dalla difficoltà dei quiz, è stata presentata la situazione del presente quiz. Negli anni del periodo Cambridge questo tipo di quiz è stato proposto altre due volte (quiz 23 e quiz 24).
Ad un atomo inizialmente neutro immaginiamo di andare a togliere vari elettroni, uno alla volta. Per il primo elettrone l'energia necessaria alla reazione è detta energia di prima ionizzazione; questa energia dipende dalla posizione dell'elemento nella tavola periodica ed è studiata tra le "grandezze periodiche".
Facciamo riferimento ai dati forniti dal quiz:
reazione | energia di ionizzazione (kJ/mole) |
X → X+ + e– | 738 |
X+ → X2+ + e– | 1450 |
X2+ → X3+ + e– | 7730 |
X3+ → X4+ + e– | 10500 |
X4+ → X5+ + e– | 13600 |
X5+ → X6+ + e– | 18000 |
È facile capire che l'energia di ionizzazione aumenta via via che andiamo a prendere elettroni successivi allo stesso atomo che è già allo stato di ione positivo ed attira via via con maggiore forza gli elettroni rimanenti. Osserviamo che l'aumentare dei valori di energia di ionizzazione compie un balzo verso valori maggiori alla terza ionizzazione. Per la seconda ionizzazione servono 1450 kJ/mol mentre per la terza ce ne vogliono ben 7730; molto di più.
L'interpretazione di questi valori ci porta a capire che l'elemento incognito possiede due soli elettroni nel guscio di valenza (livello più esterno); estrarre questi due elettroni è possibile con un costo energetico ragionevole; se vogliamo estrarre un altro elettrone ancora, l'energia necessari sarà però molto più alta perché dovremo intervenire nel guscio sottostante che è molto stabile. Concludiamo così che l'elemento incognito che possiede due elettroni nel guscio esterno, appartiene al secondo gruppo della tavola periodica. L'affermazione 1 è corretta.
L'affermazione 2 è invece ERRATA perché il valore 7730 kJ/mol corrisponde al processo X2+ → X3+ + e–
Analizziamo l'affermazione 3 "L’elemento appartiene al Periodo 2 della Tavola Periodica". Poiché sappiamo che appartiene al secondo gruppo, dovrebbe trattarsi del berillio Be, che è il quarto elemento della tavola periodica (numero atomico 4). Il berillio possiede solo quattro elettroni e non potremmo parlare della quinta e sesta ionizzazione. L'affermazione 3 è così ERRATA.