CHIMIE

a)
b)
N + 2p 2
N2p 3
O +2p3 O2p 4
Doc. 31 La stabilisation particulière
due à la sous-couche 2p à demi remplie
est perdue lors de l’ionisation
de l’atome d’azote (1s 2 2p 2 p 3 ) (a) et
gagnée lors de celle de l’oxygène
(1s 2 2s 2 p 4 ) (b) : il faut fournir moins
d’énergie pour ioniser ce dernier.
Doc. 32 Énergies des première,
deuxième et troisième ionisations
des éléments des quatre premières
périodes de la classification périodique.
Les maxima repérés sur les divers tracés
correspondent à l’ionisation d’une
particule ayant la configuration d’un
gaz noble : gaz noble lui-même pour
la première ionisation, cation alcalin
M + pour la seconde et cation alcalinoterreux
M 2+ pour la troisième.
Pour l’atome de carbone de configuration
1s 2 2s 2 2p 2 , les énergies d’ionisation
successives (en MJ.mol –1 ) sont :
E i1 = 1,09 E i2 = 2,35
E i3 = 4,62 E i4 = 6,23
E i5 = 37,8 E i6 = 47,3
Doc. 33 Les électrons successivement
arrachés sont de plus en plus
liés au noyau. Les énergies de cinquième
et sixième ionisation, qui
correspondent à l’arrachement des
électrons de cœur, sont beaucoup
plus élevées que les précédentes.
Classification périodique des éléments
1
COURS
(passage du bloc s au bloc p) correspond au fait que l’ionisation résulte du départ
d’un électron d’une sous-couche ns pour les premiers et d’une sous-couche np,
énergétiquement moins stable, pour les seconds.
Une autre anomalie se rencontre entre les éléments de la colonne 15 et ceux de la
colonne 16. Elle peut s’interpréter par la stabilisation particulière des sous-couches
à demi remplies (doc. 31). Il faut donc fournir moins d’énergie pour arracher un
électron externe à l’atome d’oxygène qu’à l’atome d’azote.
5.1.2. Autres ionisations
À part l’hydrogène, tous les atomes possèdent un nombre d’électrons supérieur à
un ; il est donc possible de leur arracher plus d’un électron ; on définit alors des
énergies d’ionisations successives.
On définit l’énergie de seconde ionisation Ei2 pour le processus :
M + (g) M 2+ (g) +e – E i2 = E(M 2+ ) – E(M + )
L’énergie de troisième ionisation E i3 pour :
………
M 2+ (g) M 3+ (g) +e – E i3 = E(M 3+ ) – E(M 2+ )
Le document 32 présente l’évolution des énergies de première, seconde et troisième
ionisation des éléments des quatre premières périodes de la classification périodique.
15
10
5
E in (MJ . mol –1 )
[He]
[Ne]
[Ar]
Ces énergies d’ionisation ont également des variations périodiques. Pour un atome
donné, les énergies d’ionisation successives sont toujours positives et augmentent
au fur et à mesure que le nombre d’électrons arrachés s’accroît (doc. 33).
5.2 Énergie d’attachement et affinité électroniques
5.2.1. Premier attachement électronique
Pour s’entraîner : ex. 15, 16 et 17
L’énergie de premier attachement électronique d’un atome M est
l’énergie E att mise en jeu pour apporter à cet atome gazeux un électron
supplémentaire selon le processus :
M(g) +e – M – (g) E att 1 = E(M – (g)) – E(M(g))
À l’inverse de l’énergie de première ionisation, c’est une grandeur très difficile à
mesurer. En général, c’est une grandeur négative, ce qui signifie que la réaction est
exothermique (cf. chapitre 15 § 5.1.2).
[Kr]
E i1
E i2
E i3
0 10 20 30 40 50 Z
© Hachette Livre – H Prépa / Chimie, 1 re année, PCSI –La photocopie non autorisée est un délit
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