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Définition et tendance de l'énergie d'ionisation

Définition et tendance de l'énergie d'ionisation


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L'énergie d'ionisation est l'énergie nécessaire pour éliminer un électron d'un atome ou d'un ion gazeux. L'énergie d'ionisation première ou initiale ou Eje d’un atome ou d’une molécule est l’énergie nécessaire pour éliminer une mole d’électrons d’une mole d’atomes ou d’ions gazeux isolés.

Vous pouvez penser à l'énergie d'ionisation comme une mesure de la difficulté d'éliminer l'électron ou de la force à laquelle un électron est lié. Plus l'énergie d'ionisation est élevée, plus il est difficile d'éliminer un électron. Par conséquent, l'énergie d'ionisation est en indicateur de réactivité. L'énergie d'ionisation est importante car elle peut être utilisée pour aider à prédire la force des liaisons chimiques.

Aussi connu sous le nom: potentiel d'ionisation, IE, IP, ΔH °

Unités: L’énergie d’ionisation est exprimée en kilojoules par mole (kJ / mol) ou électron volts (eV).

Tendance de l'énergie d'ionisation dans le tableau périodique

L'ionisation, ainsi que le rayon atomique et ionique, l'électronégativité, l'affinité électronique et la métallicité, suit une tendance sur le tableau périodique des éléments.

  • L'énergie d'ionisation augmente généralement en se déplaçant de gauche à droite sur une période d'élément (rangée). Cela est dû au fait que le rayon atomique diminue généralement en se déplaçant sur une période donnée. Il existe donc une attraction effective plus grande entre les électrons chargés négativement et le noyau chargé positivement. L'ionisation est à sa valeur minimale pour le métal alcalin du côté gauche de la table et maximale pour le gaz rare à l'extrême droite d'une période. Le gaz noble a une coquille de valence remplie, il résiste donc à l'élimination des électrons.
  • L'ionisation diminue le déplacement d'un groupe d'éléments (colonne) de haut en bas. En effet, le nombre quantique principal de l'électron le plus externe augmente en descendant d'un groupe. Il y a plus de protons dans les atomes qui descendent dans un groupe (plus de charge positive), mais l’effet est d’attirer les couches d’électrons, en les rendant plus petits et en protégeant les électrons extérieurs de la force attractive du noyau. De plus en plus de couches d'électrons sont ajoutées en descendant d'un groupe, de sorte que l'électron le plus externe devient de plus en plus éloigné du noyau.

Energies d'ionisation première, deuxième et suivantes

L'énergie nécessaire pour éliminer l'électron de valence le plus à l'extérieur d'un atome neutre est la première énergie d'ionisation. La deuxième énergie d'ionisation est celle requise pour éliminer l'électron suivant, et ainsi de suite. La deuxième énergie d'ionisation est toujours supérieure à la première énergie d'ionisation. Prenons, par exemple, un atome de métal alcalin. Retirer le premier électron est relativement facile car sa perte donne à l’atome une couche électronique stable. Le retrait du deuxième électron implique une nouvelle couche d'électrons plus proche et plus étroitement liée au noyau de l'atome.

La première énergie d'ionisation de l'hydrogène peut être représentée par l'équation suivante:

H (g) → H+(g) + e-

ΔH° = -1312,0 kJ / mol

Exceptions à la tendance énergétique d'ionisation

Si vous regardez un graphique des énergies de première ionisation, deux exceptions à la tendance sont évidentes. La première énergie d'ionisation du bore est inférieure à celle du béryllium et la première énergie d'ionisation de l'oxygène est inférieure à celle de l'azote.

La raison de la divergence est due à la configuration électronique de ces éléments et à la règle de Hund. Pour le béryllium, le premier électron de potentiel d'ionisation provient du 2s orbitale, bien que l’ionisation du bore implique 2p électron. Pour l’azote et l’oxygène, l’électron provient du 2p orbital, mais le spin est le même pour tous les 2p électrons d'azote, alors qu'il y a un ensemble d'électrons appariés dans l'un des 2p orbitales d'oxygène.

Points clés

  • L'énergie d'ionisation est l'énergie minimale requise pour éliminer un électron d'un atome ou d'un ion en phase gazeuse.
  • Les unités d'énergie d'ionisation les plus courantes sont les kilojoules par mole (kJ / M) ou électron volts (eV).
  • L'énergie d'ionisation présente une périodicité sur le tableau périodique.
  • La tendance générale est que l'énergie d'ionisation augmente en se déplaçant de gauche à droite sur une période donnée. En se déplaçant de gauche à droite sur une période donnée, le rayon de l'atome diminue et les électrons sont davantage attirés par le noyau (le plus proche).
  • La tendance générale est à la diminution de l'énergie d'ionisation en passant d'un groupe à un tableau périodique. En descendant d'un groupe, un shell de valence est ajouté. Les électrons les plus externes sont plus éloignés du noyau chargé positivement, ils sont donc plus faciles à éliminer.

Les références

  • F. Albert Cotton et Geoffrey Wilkinson, Chimie Inorganique Avancée (5ème éd., John Wiley 1988) p.1381.
  • Lang, Peter F .; Smith, Barry C. "Energies d'ionisation des atomes et des ions atomiques". Journal of Chemical Education. 80 (8).


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