Définition et tendance de l'énergie d'ionisation

L'énergie d'ionisation est l'énergie requise pour retirer un électron d'un atome ou ion gazeux. La première ou première énergie d'ionisation ou E_je d'un atome ou d'une molécule est l'énergie nécessaire pour éliminer une mole d'électrons d'une mole d'atomes ou d'ions gazeux isolés.

Vous pouvez penser à l'énergie d'ionisation comme une mesure de la difficulté d'éliminer un électron ou de la force par laquelle un électron est lié. Plus l'énergie d'ionisation est élevée, plus il est difficile de retirer un électron. Par conséquent, l'énergie d'ionisation est un indicateur de réactivité. L'énergie d'ionisation est importante car elle peut être utilisée pour aider à prédire la force des liaisons chimiques.

Aussi connu sous le nom: potentiel d'ionisation, IE, IP, ΔH °

Unités: L'énergie d'ionisation est indiquée en unités de kilojoule par mole (kJ / mol) ou d'électron volts (eV).

Tendance de l'énergie d'ionisation dans le tableau périodique

L'ionisation, avec le rayon atomique et ionique, l'électronégativité, l'affinité électronique et la métallicité, suit une tendance sur le tableau périodique des éléments.

• L'énergie d'ionisation augmente généralement en se déplaçant de gauche à droite sur une période d'élément (ligne). En effet, le rayon atomique diminue généralement en se déplaçant sur une période, il y a donc une plus grande attraction effective entre les électrons chargés négativement et le noyau chargé positivement. L'ionisation est à sa valeur minimale pour le métal alcalin sur le côté gauche de la table et un maximum pour le gaz noble à l'extrême droite d'une période. Le gaz noble a une coquille de valence remplie, il résiste donc à l'élimination des électrons.
• L'ionisation diminue en se déplaçant de haut en bas dans un groupe d'éléments (colonne). C'est parce que le nombre quantique principal de l'électron le plus externe augmente en descendant dans un groupe. Il y a plus de protons dans les atomes qui descendent dans un groupe (plus de charge positive), mais l'effet est d'attirer les coquilles d'électrons, les rendant plus petites et filtrant les électrons externes de la force d'attraction du noyau. Plus de coquilles d'électrons sont ajoutées en se déplaçant dans un groupe, de sorte que l'électron le plus externe devient de plus en plus éloigné du noyau.

Première, deuxième et énergies d'ionisation subséquentes

L'énergie nécessaire pour retirer l'électron de valence le plus externe d'un atome neutre est la première énergie d'ionisation. La deuxième énergie d'ionisation est celle requise pour éliminer le prochain électron, et ainsi de suite. La deuxième énergie d'ionisation est toujours supérieure à la première énergie d'ionisation. Prenons, par exemple, un atome de métal alcalin. Le retrait du premier électron est relativement facile car sa perte confère à l'atome une coquille d'électrons stable. La suppression du deuxième électron implique une nouvelle coquille d'électrons qui est plus proche et plus étroitement liée au noyau atomique.

La première énergie d'ionisation de l'hydrogène peut être représentée par l'équation suivante:

H (g) → H⁺(g) + e^-

ΔH° = -1312,0 kJ / mol

Exceptions à la tendance de l'énergie d'ionisation

Si vous regardez un tableau des premières énergies d'ionisation, deux exceptions à la tendance sont facilement apparentes. La première énergie d'ionisation du bore est inférieure à celle du béryllium et la première énergie d'ionisation de l'oxygène est inférieure à celle de l'azote.

La raison de cet écart est due à la configuration électronique de ces éléments et à la règle de Hund. Pour le béryllium, le premier électron potentiel d'ionisation provient du 2s orbitale, bien que l'ionisation du bore implique un 2p électron. Pour l'azote et l'oxygène, l'électron provient du 2p orbital, mais le spin est le même pour les 2p électrons d'azote, alors qu'il y a un ensemble d'électrons appariés dans l'un des 2p orbitales d'oxygène.

Points clés

• L'énergie d'ionisation est l'énergie minimale requise pour retirer un électron d'un atome ou d'un ion en phase gazeuse.
• Les unités d'énergie d'ionisation les plus courantes sont les kilojoules par mole (kJ / M) ou les électrons volts (eV).
• L'énergie d'ionisation présente une périodicité sur le tableau périodique.
• La tendance générale est à l'augmentation de l'énergie d'ionisation se déplaçant de gauche à droite sur une période d'élément. Se déplaçant de gauche à droite sur une période, le rayon atomique diminue, de sorte que les électrons sont plus attirés par le noyau (le plus proche).
• La tendance générale est à la diminution de l'énergie d'ionisation en se déplaçant de haut en bas dans un groupe de tableaux périodiques. En descendant d'un groupe, un shell valence est ajouté. Les électrons les plus externes sont plus éloignés du noyau chargé positivement, ils sont donc plus faciles à retirer.

Les références

• F. Albert Cotton et Geoffrey Wilkinson, Chimie inorganique avancée (5e éd., John Wiley 1988) p.1381.
• Lang, Peter F.; Smith, Barry C. "Énergies d'ionisation des atomes et des ions atomiques". JJournal de l'éducation chimique. 80 (8).