energia de Ionização
a Próxima na ordem de importância para determinar o número e tipo de ligações químicas que um átomo pode formar é a energia de ionização do elemento. É a energia mínima necessária para remover um elétron de um átomo do elemento. A energia é necessária porque todos os elétrons de um átomo são atraídos pela carga positiva do núcleo, e o trabalho deve ser feito para arrastar o elétron fora do átomo para produzir um cátion. A formação de ligações químicas deriva da transferência ou partilha de elétrons, e assim a energia necessária para remover um elétron é um critério crucial na capacidade de um átomo para formar uma ligação.
em termos gerais, a variação das energias de ionização ao longo da tabela periódica espelha a variação nos raios atômicos, com pequenos átomos tipicamente tendo altas energias de ionização e grandes átomos geralmente tendo pequenos. Assim, os elementos com as mais baixas energias de ionização (e, portanto, a partir do qual um elétron é mais prontamente removida) são encontrados na parte inferior esquerda da tabela periódica, perto de césio e frâncio, e os elementos com as mais altas energias de ionização são encontrados na parte superior direita da tabela, perto de flúor e de hélio. A variação na energia de ionização correlaciona-se com a variação no raio atômico porque um elétron de Valência em um átomo volumoso está, em média, longe do núcleo e, portanto, experimenta apenas uma fraca atração por ele. Por outro lado, um elétron de Valência num pequeno átomo está próximo do seu núcleo-mãe e está sujeito a uma força forte e atraente.
neste ponto, a inércia relativa dos gases nobres pode, em parte, ser explicada. Eles estão à direita na tabela periódica, e os membros da família que estão mais próximos do hélio (ou seja, néon e argônio) têm energias de ionização que estão entre os mais altos de todos os elementos. Assim, seus elétrons não estão prontamente disponíveis para a formação de ligações. Apenas mais baixas no grupo, em krypton e xenon, as energias de ionização se tornam comparáveis às de outros elementos, e esses elementos podem ser coaxados em formação de compostos por reagentes suficientemente agressivos (mais notavelmente pelo flúor).Uma característica importante da energia de ionização é que a energia necessária para remover um segundo elétron de um átomo é sempre maior do que a energia necessária para remover o primeiro elétron. Uma vez que um elétron foi removido, há menos elétrons para repelir um ao outro na catião, então mais trabalho deve ser feito para arrastar o próximo elétron para longe do núcleo. O mesmo é verdade para o terceiro elétron, que está ainda menos disponível do que o segundo elétron. No entanto, um ponto importante é que, se um elétron precisa ser removido do núcleo do átomo (como é o caso de um segundo elétron removido de sódio) e, em seguida, a energia de ionização pode ser muito alto e não atingível no decurso de uma típica reação química (como será justificado abaixo). A razão para as altas energias de ionização dos elétrons do núcleo é, em grande parte, que estes elétrons estão muito mais próximos do núcleo do que os elétrons de Valência, e, portanto, eles são agarrados por ele muito mais fortemente.
é uma regra geral que para os elementos à esquerda na tabela periódica, que têm um, dois ou três elétrons em suas conchas de Valência, energia suficiente é alcançável em reações químicas para sua remoção, mas não energia suficiente está disponível para remover quaisquer elétrons de conchas internas. Assim, sódio pode formar na+ ions, magnésio pode formar Mg2+ ions, e alumínio pode formar Al3+ ions.
uma razão para a importância das configurações de gases nobres na formação de ligações químicas agora torna-se aparente. Uma vez que um gás nobre, configuração de concha fechada é obtida, a remoção pronta de elétrons para formar catiões cessa (assim como a oportunidade para a remoção parcial de elétrons para a partilha necessária na formação de ligações covalentes, como discutido abaixo). Uma grande barreira de energia é encontrada ao ir além da remoção dos elétrons de valência de um átomo.
as energias de ionização não estão correlacionadas com os raios atômicos exatamente, porque existem outras influências além da distância do elétron do núcleo que determinam a energia necessária para remover um elétron. Estas influências incluem os detalhes da ocupação dos orbitais na concha de Valência. Mais uma vez, torna-se evidente a origem de uma outra possibilidade de concorrência, neste caso entre os efeitos que decorrem apenas da dimensão e os que são determinados pelas necessidades energéticas para a ionização.