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Le l’énergie d’ionisationLe potentiel d’ionisation est l’énergie nécessaire pour éliminer complètement un électron d’un atome ou d’un ion gazeux. Plus un électron est proche et étroitement lié au noyau, plus il sera difficile à éliminer, et plus son énergie d’ionisation sera élevée.
Key Takeaways : Énergie d’ionisation
- L’énergie d’ionisation est la quantité d’énergie nécessaire pour éliminer complètement un électron d’un atome gazeux.
- En général, la première énergie d’ionisation est inférieure à celle nécessaire pour éliminer les électrons suivants. Il existe des exceptions.
- L’énergie d’ionisation présente une tendance sur le tableau périodique. L’énergie d’ionisation augmente généralement en se déplaçant de gauche à droite sur une période ou une ligne et diminue en se déplaçant de haut en bas sur un groupe d’éléments ou une colonne.
Unités pour l’énergie d’ionisation
L’énergie d’ionisation est mesurée en électronvolts (eV). Parfois, l’énergie d’ionisation molaire est exprimée, en J/mol.
Énergies d’ionisation premières et ultérieures
La première énergie d’ionisation est l’énergie nécessaire pour retirer un électron de l’atome parent. La deuxième énergie d’ionisation est l’énergie nécessaire pour enlever un deuxième électron de valence de l’ion univalent pour former l’ion divalent, et ainsi de suite. Les énergies d’ionisation successives augmentent. La deuxième énergie d’ionisation est (presque) toujours supérieure à la première énergie d’ionisation.
Il y a quelques exceptions. La première énergie d’ionisation du bore est plus faible que celle du béryllium. La première énergie d’ionisation de l’oxygène est supérieure à celle de l’azote. La raison de ces exceptions est liée à la configuration des électrons. Dans le béryllium, le premier électron provient d’une orbite 2s, qui peut contenir deux électrons comme elle est stable avec un seul. Dans le bore, le premier électron provient d’une orbitale 2p, qui est stable lorsqu’elle contient trois ou six électrons.
Les deux électrons retirés pour ioniser l’oxygène et l’azote proviennent de l’orbite 2p, mais un atome d’azote a trois électrons dans son orbite p (stable), tandis qu’un atome d’oxygène a 4 électrons dans l’orbite 2p (moins stable).
Tendances de l’énergie d’ionisation dans le tableau périodique
Les énergies d’ionisation augmentent en se déplaçant de gauche à droite sur une période (diminution du rayon atomique). L’énergie d’ionisation diminue en se déplaçant vers le bas d’un groupe (augmentation du rayon atomique).
Les éléments du groupe I ont une faible énergie d’ionisation car la perte d’un électron forme un octet stable. Il devient plus difficile d’éliminer un électron lorsque le rayon atomique diminue, car les électrons sont généralement plus proches du noyau, qui est également plus positivement chargé. La valeur la plus élevée de l’énergie d’ionisation dans une période est celle de son gaz noble.
Termes liés à l’énergie d’ionisation
L’expression « énergie d’ionisation » est utilisée lorsqu’on parle d’atomes ou de molécules en phase gazeuse. Il existe des termes analogues pour d’autres systèmes.
Fonction de travail – La fonction de travail est l’énergie minimale nécessaire pour enlever un électron de la surface d’un solide.
Énergie de liaison des électrons – L’énergie de liaison des électrons est un terme plus générique pour l’énergie d’ionisation de toute espèce chimique. Elle est souvent utilisée pour comparer les valeurs d’énergie nécessaires pour éliminer les électrons des atomes neutres, des ions atomiques et des ions polyatomiques.
L’énergie d’ionisation par rapport à l’affinité des électrons
Une autre tendance observée dans le tableau périodique est affinité électronique. L’affinité électronique est une mesure de l’énergie libérée lorsqu’un atome neutre en phase gazeuse gagne un électron et forme un ion chargé négativement (anion). Si les énergies d’ionisation peuvent être mesurées avec une grande précision, les affinités avec les électrons ne sont pas aussi faciles à mesurer. La tendance à gagner un électron augmente en allant de gauche à droite sur une période du tableau périodique et diminue en allant de haut en bas sur un groupe d’éléments.
La raison pour laquelle l’affinité des électrons devient généralement plus faible en descendant la table est que chaque nouvelle période ajoute une nouvelle orbite électronique. L’électron de valence passe plus de temps loin du noyau. De plus, en se déplaçant vers le bas du tableau périodique, un atome a plus d’électrons. La répulsion entre les électrons rend plus facile la suppression d’un électron ou plus difficile l’ajout d’un électron.
Les affinités électroniques sont des valeurs plus petites que les énergies d’ionisation. Cela permet de mettre en perspective la tendance de l’affinité des électrons sur une période donnée. Plutôt qu’une libération nette d’énergie lorsqu’un électron est gagné, un atome stable comme l’hélium a en fait besoin d’énergie pour forcer l’ionisation. Un halogène, comme le fluor, accepte facilement un autre électron.
