CHIMIE

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COURS
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Modèle quantique de l’atome
D’où : e 4s = – 13,6 = – 12,87 eV
s 3d = 18 + 4 0,35 = 19,40 ;
Z* 3d = 25 – 19,40 = 5,60.
D’où : e 3d = – 13,6 = – 47,39 eV
L’énergie orbitalaire globale des électrons 3d et 4s est
alors :
2 . e 4s +5.e 3d= – 262,7 eV
■ [Ar] 3d 7 4s 0
s 3d = 18 + 6 0,35 = 20,1 ;
6.3.3. Énergie d’ionisation
Z* 3d = 25 – 20,1 = 4,9 ; n* = 3.
D’où : e 3d = – 13,6 = – 36,28 eV
L’énergie orbitalaire globale des électrons 3d et 4s est
alors :
7 . e 3d = – 253,97 eV
La configuration [Ar] 3d 5 4s 2 a une énergie inférieure
à celle de la configuration [Ar] 3d 7 4s 0 . Ceci
est normal puisque [Ar] 3d 5 4s 2 correspond à l’état
fondamental de l’atome de manganèse ; la configuration
[Ar] 3d 7 4s 0 correspond à un état excité de
cet atome.
Pour s’entraîner : ex. 11
Rappelons la définition donnée au paragraphe 5.1. du chapitre 1.
L’énergie de première ionisation E i1 d’un atome est l’énergie minimale
à fournir pour arracher un électron à l’atome gazeux, à l’état fondamental.
Elle correspond au processus :
M(g) c M + (g) + e – (g) E i1 = E(M + ) – E(M)
Cette énergie peut être déterminée expérimentalement.
L’électron arraché est le moins lié à l’atome ; il appartient à la dernière souscouche
occupée dans l’état fondamental.
Dans le cas de l’atome d’hydrogène, ou d’un ion hydrogénoïde, l’énergie minimale
à fournir pour arracher l’électron est égale à l’opposé de l’énergie de
l’O.A. occupée par l’électron : il faut ainsi fournir 13,6 eV pour ioniser l’atome
d’hydrogène à l’état fondamental.
Dans les atomes polyélectroniques, le problème est plus complexe car les électrons
restant dans l’ion peuvent se réarranger. E i1 dépend de deux facteurs :
•l’énergie de l’orbitale qu’occupait l’électron arraché ;
•la réorganisation électronique instantanée qui se produit dans le cation formé.
Cette réorganisation provient de la diminution de la constante d’écran pour les
électrons dont le nombre a diminué d’une unité.
Les règles de Slater permettent de calculer l’énergie d’ionisation d’un atome
ou d’un ion en faisant la différence des énergies orbitalaires de l’entité finale
et de l’entité initiale ; elles permettent également de déterminer la configuration
la plus stable de l’ion qui se forme.
L’application 4 présente le calcul de l’énergie de première ionisation du silicium.
Il est possible de définir, et de mesurer, les énergies d’ionisation successives
d’un atome. Ces énergies sont de plus en plus élevées, mais la croissance n’est
pas régulière et reflète l’organisation en couches du cortège électronique de
l’atome.