Objectif d’apprentissage
- Reconnaître les tendances périodiques générales de l’énergie d’ionisation.
Points clés
- L’énergie d’ionisation est l’énergie requise pour retirer un électron de son orbite autour d’un atome jusqu’à un point où il n’est plus associé à cet atome.
- L’énergie d’ionisation d’un élément augmente à mesure que l’on traverse une période du tableau périodique parce que les électrons sont maintenus plus serrés par la charge nucléaire effective plus élevée.
- L’énergie d’ionisation des éléments augmente au fur et à mesure que l’on monte dans un groupe donné parce que les électrons sont maintenus dans des orbitales de plus faible énergie, plus proches du noyau et sont donc plus étroitement liés (plus difficiles à enlever).
Terme
- énergie d’ionisationL’énergie nécessaire pour enlever un électron d’un atome ou d’une molécule à l’infini.
Tendances périodiques de l’énergie d’ionisation
L’énergie d’ionisation d’une espèce chimique (c’est-à-dire, un atome ou une molécule) est l’énergie nécessaire pour enlever les électrons des atomes ou des ions gazeux. Cette propriété est également appelée le potentiel d’ionisation et est mesurée en volts. En chimie, elle se rapporte souvent à une mole d’une substance (énergie d’ionisation molaire ou enthalpie) et est exprimée en kJ/mol. En physique atomique, l’énergie d’ionisation est généralement mesurée dans l’unité électronvolt (eV). Les grands atomes ou molécules ont une faible énergie d’ionisation, tandis que les petites molécules ont tendance à avoir des énergies d’ionisation plus élevées.
L’énergie d’ionisation est différente pour les électrons de différentes orbitales atomiques ou moléculaires. Plus généralement, la nième énergie d’ionisation est l’énergie nécessaire pour arracher le nième électron après que les n-1 premiers électrons aient été enlevés. Elle est considérée comme une mesure de la tendance d’un atome ou d’un ion à céder un électron ou de la force de la liaison électronique. Plus l’énergie d’ionisation est grande, plus il est difficile d’enlever un électron. L’énergie d’ionisation peut être un indicateur de la réactivité d’un élément. Les éléments ayant une faible énergie d’ionisation ont tendance à être des agents réducteurs et à former des cations, qui à leur tour se combinent avec des anions pour former des sels.
En allant de gauche à droite dans une période ou vers le haut dans un groupe, la première énergie d’ionisation augmente généralement. Lorsque le rayon atomique diminue, il devient plus difficile d’enlever un électron qui est plus proche d’un noyau plus chargé positivement. À l’inverse, plus on descend dans un groupe du tableau périodique, plus l’énergie d’ionisation diminue, car les électrons de valence sont plus éloignés du noyau et bénéficient d’un meilleur blindage. Ils subissent une attraction plus faible vers la charge positive du noyau. L’énergie d’ionisation augmente de gauche à droite dans une période et diminue de haut en bas dans un groupe.
Raison d’être des tendances périodiques de l’énergie d’ionisation
L’énergie d’ionisation d’un élément augmente à mesure que l’on traverse une période du tableau périodique parce que les électrons sont maintenus plus serrés par la charge nucléaire effective plus élevée. Ceci est dû au fait que des électrons supplémentaires dans la même coquille ne contribuent pas substantiellement à se protéger du noyau, cependant une augmentation du numéro atomique correspond à une augmentation du nombre de protons dans le noyau.
L’énergie d’ionisation des éléments augmente à mesure que l’on monte dans un groupe donné parce que les électrons sont maintenus dans des orbitales de plus faible énergie, plus proches du noyau et donc plus étroitement liés (plus difficiles à enlever).
Selon ces deux principes, l’élément le plus facile à ioniser est le francium et le plus difficile à ioniser est l’hélium.
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