Énergie d’ionisation

Le potentiel d’ionisation Eest l’énergie qu’il faut fournir à un atome à l’état gazeux pour lui arracher un électron.

X_{(g)}\overset{E_{i}}{\rightarrow}X_{(g)}^{+}+e^{-}

L’énergie d’ionisation correspond à l’énergie qu’il faut fournir à un atome pour lui arracher un ou plusieurs électrons. Cette énergie peut avoir pour origine un rayonnement, une température élevée ou bien une réaction chimique.

Remarque : une augmentation de température provoque une élévation de l’énergie cinétique des atomes (ou molécules) et par conséquent leur énergie cinétique. Cela se traduit par un accroissement des chocs entres atomes et molécules.

L’énergie de première ionisation varie d’un atome à l’autre. On constate que l’énergie de première ionisation évolue avec le numéro atomique des atomes et met bien en évidence le caractère périodique des éléments. L’énergie d’ionisation augmente au cours d’une période, puis diminue brusquement d’une période à la suivante. On comprend facilement que l’énergie d’ionisation augmente dans une période car la charge du noyau, qui exerce une attraction sur les électrons, augmente régulièrement (le rayon atomique diminue au cours d’une période montrant le caractère plus attractif du noyau sur les électrons pour les éléments placés à droite de la classification). La diminution de l’énergie d’une période à l’autre s’explique par le fait que l’électron arraché appartient à une couche de niveau supérieur, c’est-à-dire à une distance plus éloignée du noyau. À cela s’ajoute la répulsion électrostatique des charges négatives des électrons des couches inférieures sur les électrons de valences (effet d’écran).

L’énergie d’ionisation est la plus élevée pour les gaz rares qui, comme on l’a vu précédemment, possèdent une configuration électronique fondamentale saturée. Les gaz rares étant inertes on conclue que la saturation de la couche de valence en électron est un facteur de stabilité.

Au cours d’une ionisation successives de plusieurs électrons d’un atome, les énergies d’ionisation sont de plus en plus grandes tableau X). L’ordre de départ des électrons se fait depuis la couche électroniques d’énergie la plus élevées vers la couche électroniques d’énergie la plus faible. C’est-à-dire, à l’inverse de l’ordre de remplissages des orbitales atomiques lorsque l’on établit leur configuration électronique fondamentale. Au fur et à mesure qu’un électron est arraché, l’effet d’écran diminue et la charge nucléaire exerce une attraction plus forte sur les électrons restants. On peut remarquer dans le tableau qu’il y a un saut énergétique important à chaque fois que l’on arrache les électrons de cœur, c’est-à-dire ceux situés sous la couche de valence.

Lorsque les électrons de la couche de valence sont arrachés, l’atome correspondant adopte une configuration de type gaz rare, ce qui signifie stabilité.

Par conséquent, dans les conditions d’une réaction chimique, seuls les électrons de la couche de valence peuvent s’échanger. Les électrons de cœur ne participent donc pas aux réactions.

La configuration électronique de la couche de valence détermine donc les propriétés des éléments de la classification périodique.

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5 réflexions au sujet de « Énergie d’ionisation »

  1. Compréhension?

    Je voudrais être sûre d’avoir bien saisi électrons de coeur et de valence.

    J’ai compris que les électrons de valence se situaient à saturation en sous-couches
    s et p. C.a.d proches du noyau avec forte attraction. Or je comprends aussi que les électrons
    de coeur sont situés sous la couche de valence (?), avec forte attraction du noyau et ne participent pas aux réactions d’ionisation. Seuls les électrons de valence participent. Je ne comprends pas. Quels sont les électrons alors situés sur les sous couches les plus périphériques, d,f? Qui devraient être les moins attractives pour le noyau. Un électron de coeur peut-il être aussi de valence? En N1 et N2? Et la différence n’apparaît qu’à partir de N3?

    • Les électrons de valence sont ceux qui se situent dans la couche de valence, c-à-d dans la couche ayant la valeur de n la plus élevée. Les autres électrons, ceux qui se situent dans les couches inférieures sont dits électrons de coeur. Cette distinction est importante car, seuls les électrons de la couche de valence explique toute la chimie des atomes.

      Ex : atome d’oxygène. Sa configuration électronique est 1s2 2s2 2p4. La couche de valence est donnée par la valeur de n la plus élevée, soit 2. Il y a donc 4 électrons de valence (2 dans l’orbitale s et 4 dans l’orbitale p). Il y a 2 électrons de coeur dans la sous-couche 1s.

  2. Je bloque sur une question toute simple…
    Quelle est la configuration electronique de N ? En fait, comment on la trouve … ?
    Merci…

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