Énergie d`ionisation et rayon atomique

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Énergie d'ionisation
SCH3U/SCH4C
Le potentiel d'ionisation ou énergie d'ionisation d'un atome ou d'une
molécule est l'énergie qu'il faut fournir à un atome neutre pour arracher un
électron(le moins lié) et former un ion positif. Plus généralement, la nième
énergie d'ionisation est l'énergie requise pour arracher le nième électron après
que les
premiers électrons ont été arrachés.
En chimie physique, le concept d'énergie d'ionisation est l'opposé de celui
d'affinité électronique, c'est-à-dire l'énergie dégagée lorsqu'un atome neutre
capte un électron et forme un ion négatif.
L'énergie d'ionisation s'exprime en électron-volts ou en joules ou en kilojoules
par mole (kJ/mol). (1 électron-volt égale 96,485 kJ/mol). C'est une grandeur qui
est toujours positive, ce qui signifie qu'il faut toujours fournir de l'énergie à un
atome pour lui arracher un (ou plusieurs) électrons. L'énergie d'ionisation varie
en fonction de l'atome ou de la molécule considérée, ainsi que de son état
d'ionisation.
On peut ioniser un atome possédant plus d'un électron en plusieurs étapes. Par
exemple, un atome de bore possède cinq électrons : deux dans une couche
interne et trois dans la couche de valence. La nième énergie d'ionisation est
l'énergie nécessaire pour enlever un électron d'un atome qui a déjà perdu (n-1)
électrons.
L'électron arraché que l'on considère dans le concept d'énergie d'ionisation
provient de la couche de valence. Mais il peut se faire qu'un électron des
couches profondes de l'atome soit arraché sans que les électrons des couches
superficielles l'aient été préalablement; dans ce cas les électrons se
réorganisent ensuite, donnant lieu à un rayonnement (fluorescence X).
1
Tendance du tableau périodique:
L'énergie de première ionisation varie beaucoup selon les atomes. Il augmente le
long d'une ligne de la table périodique des éléments, puis diminue brusquement
lorsque l'on passe à une autre ligne. D'une façon générale, les énergies
d'ionisation décroissent le long d'une colonne du Tableau périodique des
éléments et croissent de gauche à droite le long d'une période de la table.
L'énergie d'ionisation montre une forte anticorrélation avec le rayon atomique.
Le tableau suivant donne les valeurs des premières énergies d'ionisation des
éléments en eV1:
2
Le rayon atomique
Le rayon atomique d'un élément chimique est une mesure de la taille de ses
atomes, d'habitude la distance moyenne entre le noyau et la frontière du
nuage électronique qui l'entoure.
Tendance:
Les rayons atomiques varient de manière prévisible lorsqu'on se déplace
dans le tableau périodique. Les rayons diminuent en général le long d'une
période (rangée) de la table depuis les alcalins jusqu'aux gaz nobles; et
augmentent lorsqu'on descend une colonne.
Pourquoi??
1. Si les électrons se situent tous sur la même couche chez chaque
atome, l'atome ayant le plus de protons (donc le plus lourd) sera
le plus petit puisque l'attraction est plus grande. Cette
croissance traduit une augmentation de l’attraction entre le
noyau et les électrons de valence et donc à une diminution de la
distance entre les noyaux des deux atomes. contraction du
nuage électronique
L’effet d’écran causé par les électrons internes reste
sensiblement le même dans une période.
2. Plus on va vers le bas sur une même colonne, plus le rayon
atomique est grand. Ceci signifie que de haut en bas dans une
famille, le nombre de protons et le nombre d’électrons internes
augmentent, mais le nombre d’électrons de valence reste
constant. L’effet d’écran est donc de plus en plus important et
les électrons de valences sont moins fortement retenus par le
noyau. L’augmentation du rayon atomique est alors causée par
une « dilatation du nuage électronique ».
sources:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Rayon_atomique
http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_d'ionisation
http://people.math.jussieu.fr/~jarraud/campusciences/documents/FSM_c01_strucmat/rpm/c01_c_33ray_at/
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http://people.math.jussieu.fr/~jarraud/campusciences/documents/FSM_c01_strucmat/rpm/c01_c_33ray_at/
http://public.iutenligne.net/chimie/Valls/chimie-11CG2/construction_covalents.htm
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