Energies de Ionisation

[Victzz]

Bonjour à tous,

Mon prof de td a fait la correction d'un exo mais je bloque sur un point (aidez moi s'il vous plait ^^)

Voici l'énoncé:
"Pour un élément X, les énergies d'ionisation Ei1,Ei2,Ei3,Ei4,Ei5 sont respectivement(en eV):
8,29 24,16 37.93 259,39 340.1

Indiquer les configurations électroniques compatibles avec cette série d'énergies.La dernière valeur permet d'identifier l'élément X. Quel est il?"

Ce que j'ai compris: Après avoir fait les rapports entre Ei2 et Ei1 , Ei3 et Ei1 ect... on observe une forte augmentation entre Ei3 et Ei4 --> donc l'élément X possède 3e de valence (le 4eme electron appartient a la couche de coeur)
Donc X:{gaz rare} ns2 np1
ou {gaz rare} (n-1)d1 ns2
ou {gaz rare} (n-2)f1 ns2

Ce que je n'ai pas compris:
"Ei2 = 3 Ei1 --> variation "faible" --> le 1er électron "arraché" est probablement seul sur sa sous couche --> donc on garde {gaz rare}ns2 np1"

voila j'ai recopier ça au tableau mais du coup j'ai pas entendu les explications ^^ . Moi j'aurai plutôt penser que si la variation est faible entre les 2 premières énergies de ionisation alors les 2 premiers électrons "arrachés" se situe sur la meme sous-couche...

Et je voulais savoir aussi si on representait sous forme de case quantique
avant ou aprés la reorganisation de la configuration electronique?

exemple :
Ta: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d3
aprés reorganisation:
Ta: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s2 4p6 4d10 4f14 5s2 5p6 5d3 6s2
on represente sous forme de case quantique dans le 1er cas ou dans le 2eme cas?

Merci d'avance pour les reponses

Victzz
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[invite2ed47791]

Pour les cases quantiques, souvent on les représente avant la réorganisation. Mais si tu les représente après, l'enseignant, en corrigeant ta copie ne t'en voudra pas et tu aura aussi les points. Pas de problème de ce côté là.


xxxxxxx

[invite2ed47791]

Suite de ma réponse précédente :

Avec {gaz rare} (n-1)d1 ns2 ou {gaz rare} (n-2)f1 ns2, le premier électrons arraché est un ns2 ; il n'est donc pas seul sur son orbitale atomique (case quantique) puisqu'il y a deux électrons dans la ns2.

Si c'était {gaz rare} (n-1)d1 ns2 ou {gaz rare} (n-2)f1 ns2, on aurait Ei2 légèrement supérieure à Ei1 mais pas 3 fois supérieur. En effet, ioniser le deuxième électron de ns2 n'est pas beaucoup plus énergétique que d'ioniser le premier.

[Victzz]

Ok j'ai compris merci

[A voir en vidéo sur Futura]

[curieuxdenature]

Bonjour Victzz

La dernière valeur(340.1) permet d'identifier l'élément X. Quel est il?

Sans compter que dans ce cas la valeur de la 5eme ionisation indique aussi le numéro atomique de l'élement on sait qu'à ce stade le dernier électron n'est pas écranté.
On a donc son énergie d'extraction qui obéit à l'équation E = Eo * Z² / 1²
Eo est la valeur en eV qui correspond à la constante de Rydberg qui est aussi celle de l'atome d'hydrogène soit 13,606 eV environ.
On en déduit la valeur de Z²

[Victzz]

Sans compter que dans ce cas la valeur de la 5eme ionisation indique aussi le numéro atomique de l'élement on sait qu'à ce stade le dernier électron n'est pas écranté.

oui mais la formule ne marche que pour les hydrogénoïdes non?
comment sait tu si après la 4ème ionisation on obtient un hydrogénoïde?
on a X:{gaz rare} ns2 np1 , donc on obtient un hydrogénoïde après la 4eme ionisation pour n=2 . Si n>2 , aprés la 4eme ionisation , il reste encore plusieurs électrons dans les sous couches.... et on ne peut pas utiliser la formule...


En cours on a supposé que c'était B l'élément recherché:
au stade de la 4eme ionisation on a B4+ , qui est un hydrogénoïde donc
Ei5=-E (B4+) =340 eV
-->l'élément X est B

[curieuxdenature]

Bonjour Victzz

la formule marche pour tous les atomes puisqu'à la dernière ionisation il ne reste plus aucun électron pour l'écranter (il est tout seul le pauvre).
Si tu as un tableau des énergies d'ionisations tu le vérifies facilement, le Z* habituel devient le Z pur et dur.

Quelques exemples :
pour O on a Z = 8 donc 13.606 * 8² = 870,8 eV : Exacte = 871,4
pour S on a Z = 16 donc 13.606 * 16² = 3483,14 eV : exacte = 3494,18
un dernier
pour Ca on a Z = 20 donc 13.606 * 20² = 5442 : exacte = 5469,8 eV

Ei5=-E (B4+) =340 eV
-->l'élément X est B

l'énoncé précise que Ei5 est le dernier, bein on sait d'avance qu'on est sur la bonne route car B = 5.

Si cela n'avait pas été précisé, là oui on était dans la panade.

[invite2ed47791]

la formule

E = Ry * Z² / n²

ne fonctionne que pour le hydrogénoïde. Elle peut donc fonctionner en théorie pour tous les éléments à qui ont a enlevé tous les électrons sauf un.

Sachez quand même que dans la réalité, considérer un atome, au moins de la 3°, sinon de la deuxième période, dont on aurait enlevé tous les électrons sauf 1, ne peut être qu'une bizarrerie de laboratoire de physicien nucléaire ou un concept sur une feuille de papier.

Allez retirer 35 électrons à du krypton...!