ionisation

[Soo]

J'ai du mal à m'y retrouver dans les énergies d'ionisation.
Par exemple, pour l'atome de bore, on me donne les valeurs des énergies d'ionisation successives suivantes:
E_i,2p=-E₁=8,28 eV
E_i,2s=-E₂=25,0 eV
E_i,2s=-E₃=37,74 eV
E_i,1s=-E₄=258,03 eV
E_i,1s=-E₅=338,23 eV

J'ai écris les réactions correspondant a chaque ionisation, et la configuration électronique des ions correspondants:
B->B⁺+e^-
B⁺(1s2 2s2 2p0)
l'énergie d'ionisation est E_i,2p, c'est aussi E₁

B⁺->B²⁺+e^-
B²⁺(1s2 2s1 2p0)
l'énergie d'ionisation est E_i,2s2, c'est aussi E₂

Ainsi de suite il y a 5 ionisations et la dernière est:
B⁴⁺->B⁵⁺+e^-
B²⁺(1s0 2s0 2p0)
l'énergie d'ionisation est E_i,1s1, c'est aussi E₅

Ensuite on me demande pourquoi les énergies d'ionisation successives croissent. Pour ma part, je pense que c'est du à l'effet d'écran des électrons, mais je ne suis pas sure, et je ne saurais pas l'expliquer.

Une dernière question m'est posée: il faut que j'explique les variations entre E₂ et E₃ ainsi que entre E₄ et E₅, et que j'explique pourquoi les variations sont plus importantes de E₁ à E₂ et de E₃ à E₄.

Quelqu'un pourrait-il me donner des pistes, svp?

Merci d'avance!
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[philou21]

Bonjour
sais-tu écrire l'énergie d'un électron dans l'approximation hydrogénoïde en utilisant les constantes d'écran de Slater ?

[Soo]

Je ne connais malheureusement pas les constantes d'écran de Slater.
Je ne suis qu'en première année de licence, ce n'est peut-être pas encore au programme?

[philou21]

Le problème c'est que je ne sais pas ce qu'on vous enseigne en L1...
Sans connaitre les constantes d’ecran de Slater, as-tu au moins une notion de l’écrantage de la charge du noyau par les électrons ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Soo]

Non désolée, l’écrantage de la charge du noyau par les électrons ne me dit vraiment rien!

[philou21]

Non désolée, l’écrantage de la charge du noyau par les électrons ne me dit vraiment rien!

Pourtant dans ton premier post tu parlais "d'effet d'écran des électrons"

[Soo]

Ah d'accord, si l'écrantage= l'effet d'écran, alors oui j'ai bien vue l'écrantage!

[philou21]

Ah d'accord, si l'écrantage= l'effet d'écran, alors oui j'ai bien vue l'écrantage!

OK, on va y arriver que sais-tu précisement sur l'écrantage ?

[Soo]

J'ai la relation suivante:
E_i,n=-Ryd. (Z-&_i)²/n²
avec &_i la constante d'écran.

[philou21]

Super. Et les écrans &_i, tu connais leurs valeurs ?

[Soo]

J'ai utilisée la formule précédente pour calculer &_i pour la première ionisation E_i,2p, je trouve que &=3,44

[philou21]

Oh la !! Ce n’est pas comme ça que ça se calcule.
La formule que tu utilises te donne l’énergie d’un électron.
On suppose que les autres électrons font écran à la charge nucléaire qui est de 5 pour le Bore.
Dans notre cas les électrons occupent deux couches, OK ?

Les règles d’écrantage dans notre cas sont très simples :
-Un électron de la première couche fait un écran de 0.3 à un électron de la même couche et un écran de 0.85 à un électron de la deuxième couche.
-Un électron de la deuxième couche fait un écran de 0.35 à un électron de cette couche et pas d’écran à un électron de la première couche.

Dans notre approximation, l’énergie totale est égale à la somme des énergies des électrons.

Par exemple pour le bore neutre un électron de la deuxième couche a une énergie de : -13.6(5-2*0.85-2*0.35)²/2² ev

Donc, pour B neutre qui a 2 électrons sur la couche 2 et 3 électrons sur la K

E(B)=2(-13.6(5-0.30)²/1²)+3(-13.6(5-2*0.85-2*0.35)²/2²)=-669.80 ev

Pour B⁺ :
E(B⁺)=2(-13.6(5-0.30)²/1²)+2(-13.6(5-2*0.85-1*0.35)²/2²)=-660.03 ev

Et :
E(B²⁺)=2(-13.6(5-0.30)²/1²)+1(-13.6(5-2*0.85)²/2²)=-637.87 ev

E(B³⁺)=2(-13.6(5-0.30)²/1²) =-600.85 ev

E(B⁴⁺)=1(-13.6(5)²/1²) =-340.00 ev

E(B⁵⁺) = 0 ev

L’énergie de première ionisation est donc : E(B⁺)-E(B) = 9.77 ev
La deuxième : 22.15 ev
La troisième : 37.03 ev
La quatrième : 260.85 ev
Et la cinquième : 340.00 ev

Tu vois on n’est pas loin des valeurs de ton énoncé.

(On peut faire plus simple mais j’ai détaillé les calculs exprès)

Donc plus tu ionises plus c’est difficile : puisque tu enlèves des écrans.
Quand tu passe à une couche inférieure c’est encore plus difficile, les électrons étant plus liés au noyau (n² au dénominateur). D'ou le saut observé entre la 3ème et 4ème énergie d'ionisation.

[Soo]

Je suis sincèrement désolée mais je n'ai pas appris à faire ça, du coup je n'ai pas très bien compris. Je n'arrive même pas à voir à quelle question tu répond. Je suis désolée je suis désespérante...

[philou21]

Je suis sincèrement désolée mais je n'ai pas appris à faire ça, du coup je n'ai pas très bien compris. Je n'arrive même pas à voir à quelle question tu répond. Je suis désolée je suis désespérante...

OK, pas grave, j’ai tapé un poil trop haut. Mais comme apparemment tu connaissais la formule reliant l’énergie d’un électron aux écrans, j’ai pensé que vous aviez pu faire ce genre de calcul. Soit dit en passant il n’y a rien de compliqué la dedans, si tu suis ce que j’ai indiqué tu pourras répondre aux questions qui te sont posées sur l’ionisation.

[Soo]

Donc plus tu ionises plus c’est difficile : puisque tu enlèves des écrans.
Quand tu passe à une couche inférieure c’est encore plus difficile, les électrons étant plus liés au noyau (n² au dénominateur). D'ou le saut observé entre la 3ème et 4ème énergie d'ionisation.

En fait dans ta première partie tu expliques comment trouver les valeurs des énergies. Ca je pense avoir compris même si je ne l'ai pas vu.

C'est après, je ne comprend pas trop ton explication...

[invite28c61ee4]

j'ai juste deux petites questions de 1ére S!
1)Comment vérifier qune solution contient des ions?

2)Si dans une solution en pérsencé d'ions hydroxyéde , la solution donne un pércipité rouille
Si en présence d'ions baryum, la solution donne un pércipité blanc
Danc ce cas c'est quoi la nature des ions présenté dans cette solution?

Merci

[invitec8363968]

bonjour,
je suppose que pour qu'une solution contienne des ions, il faut qu'en se dissolvant, les composés de départ ne se précipitent pas. ceux-ci (en présence d'un solvant) se dissolvent, deviennent donc des ions mais ne reforment pas un solide (un précipité) donc ils restent des ions. ta solution contiendrait donc des ions. cela se vérifie par les équations stoechiométriques des produits (ce que tu dissous plus ce dans quoi tu dissout) donne les réactifs. si ceux-ci "s'assemblent", la solution ne contient pas d'ions. par contre si ceux-ci ou en tous cas, une partie des réactifs ne s'associent pas; ils restent des ions.

pour ta deuxième question, je ne suis pas sûre...il me semble que pour répondre à de telles questions, il faut s'aider d'un tableau qui récapitule quels produits réagissent entre eux ainsi que la couleur de leur précipité. tu envisages donc toutes les possibiltés dans le premier cas, toutes les possibilités dans le second et tu compares celles-ci. normalement, la combinaison des deux possibilités te donne au moins une possibilité restante, ta réponse; c'est-à-dire le produit ou du moins, les ions recherchés...
voilà, j'espère que tu as compris.
sinon, n'hésite pas à redemander.

[invite28c61ee4]

merci bp!
jai fait les recherches pou le premier il sagit du fer Fe3+ et pour le second il sagit de la présence dions sulafate SO42-.
Peu tu me dire la nature des ions pérsents dans cette solution! stp

[invitec8363968]

salut!
la nature des ions, je ne vois pas trop ce que ça pourrait être...je suppose que c'est simplement préciser s'il s'agit d'un anion ou d'un cation et de le nommer, comme tu l'as fait (rentrer dans les détails des caractéristiques des ions n'a pas d'intérêt dans ce genre d'exercices)!