Energie d'ionisation de l'atome de potassium

[Phalaenopses]

Bonjour,

Je suis en train de m'exercer sur des exercices de Chimie mais voilà que je bloque sur un énoncé.

J'ai écrit la configuration électronique du Potassium qui est 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1

4s1 représente, si je ne me trompe pas, les électrons de valence. Je veux maintenant calculer la charge effective ressentie par les électrons de valences de l'atome de Potassium. Je suppose qu'il faut s'aider du modèle de Slater mais je m'embrouille je vois pas vraiment comment m'y prendre !

Merci d'avance.
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[moco]

Il faut effectivement utiliser le modèle de Slater. Mais nous n'avons pas en tête les coefficients de Slater. Si tu nous les indiquais, cela serait plus facile.

[Phalaenopses]

Les coefficients sont les suivant :

[nlbmoi0]

Pour un électron 4s, il est écranté par tous les électrons des couches inférieures ; le tableau de Slater permet de quantifier l'écrantage d'un de ces électrons.
Tu regardes donc la ligne d'un électron 4s et tu vois que :
- les électrons des niveaux 1s et '2s 2p' comptent pour 1 donc ça fait 10
- les électrons '3s 3p' comptent pour 0.85 soit un total de 0.85*8
Tu as donc tout pour calculer la charge effective

[A voir en vidéo sur Futura]

[Phalaenopses]

D'accord, donc j'ai trouvé que Sigma=10*1+8*0.85+1*0.35=17.15

Et donc Z*=19-sigma=1.85. Le résultat me semble juste...?

On me demande ensuite d'en déduire leur énergie orbitalaire, (En,i), là encore je ne vois pas trop quelle formule utiliser... Pourriez vous m'éclairer ?

[nlbmoi0]

As tu dans ton cours une formule donnant l'énergie de Slater ? Parce que si tu dois la trouver par toi même, c'est plus compliqué

[Phalaenopses]

J'ai un tas de formule dans un polycopiée alors j'ai du mal à m'y retrouver, donc en cherchant dans un livre j'ai trouvé celle ci : Ei=(-Z²/n²)*13.6 en eV. mais je prends quoi pour n ? Et Z c'est mon Z* ?

Merci de vos réponses en tout cas

[nlbmoi0]

De manière générale, le modèle Slater tient compte du fait qu'un électron "externe" ne voit pas le noyau de la même manière que les autres car il y a les électrons des couches plus internes qui "gênent" : Slater a alors donné ses constantes d'écran.
A l'aide de ce modèle, on peut calculer l'énergie d'une OA d'un électron Ei = - (Z*/n*)²*13.6 avec Z* charge effective et n* le nombre quantique principal apparent (voir sur internet pour les valeurs de n* en fonction de n)
On peut également déterminer d'autres paramètres entre autres le rayon de l'OA.

[Phalaenopses]

D'accord, donc si j'ai bien compris j'ai Ei=-13.6*(1.85²/3.7²) eV ?

[Cimicalor]

Salut à tous,

Je suis débutante en chimie, jai une question concernant les électrons de valence, par exemple pour l'azote si on a 1s2 2s2 2p3 on aura 5 electrons de valence car c'est ceux constituant les couches les plus éloignées si jcomprend bien, mais alors pourquoi pr le potassium quand on a : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 on a 1 electron de valence et non 7 ?Y-a-t-il d'autres exemples comme le potassium qui ne "suivent pas la regle" ?

Aussi si qq pouvait m'expliquer la regle de Pauli et le "(n+l) dans la regle de klechkowsky ce serait génial! Je veux m'assurer d'avoir compris

Merci de bien vouloir m'éclairer sur ces électrons de valence !

[curieuxdenature]

Merci de bien vouloir m'éclairer sur ces électrons de valence !

Bonjour

regarde bien les 2 configurations :
pour N :
1s2
------
2s² 2p³

pour K :
1s2
------
2s2 2p6
3s2 3p6
------
4s¹

Tu ne remarques rien ?

[Cimicalor]

Bonjour
Pour N on a additionné les électrons quand la configuration électronique ne se terminait pas par s et pour K quand la derniere couche est s on n'a pas additionné ?
Aha c'est tout ce que je remarque

[Cimicalor]

Bonjour
Pour N on a additionné les électrons quand la configuration électronique ne se terminait pas par s et pour K quand la derniere couche est s on n'a pas additionné ?
Aha c'est tout ce que je remarque

ou peut etre qu'il y a un rapport ac les nombres avant les couches p/s ... ?

[curieuxdenature]

On a tout simplement additionné tous les électrons de la même couche. (2s et 2p sont à peu de choses près au même niveau d'énergie d'extraction)
La couche inférieure est trop profonde, trop liée au noyau si tu préfères, pour participer aux réactions chimiques ordinaires.

[Cimicalor]

Oui pour N mais pour p on a pas additionné le 6 du 3p6 avec le 4s1 non?

[Cimicalor]

Mais pour K* je voulais dire

[Kemiste]

Les électrons de valence sont situés sur la dernière couche électronique d'un atome (= n le plus grand). Pour l'azote la dernière couche est la couche n = 2 on a donc 5 électrons de valence venant de 2s2 2p3. Pour le potassium la dernière couche est la couche n = 4 on a donc 1 électron de valence provenant de 4s1. Les couches 3s et 3p du potassium ne font pas partis de la couche de valence.

[Cimicalor]

Ok, donc si on prend le Ca (Z=20) on aura 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 donc la on aura 2 electrons de valence?

[Kemiste]

Tout à fait!

[Cimicalor]

Ok, merci pour ces explications

[curieuxdenature]

Mais pour K* je voulais dire

Bonsoir Cimicalor

avec un exemple numérique ça ira mieux je pense.
Un électron de la couche 3s-3p du Potassium se trouve à un niveau d'énergie de liaison de 31.6 eV alors que pour enlever l'électron de la couche 4s il ne faut que 4.33 eV, il est évident que c'est cet électron qui sera mis en partage bien avant ceux de la couche 3s-3p.
Dès lors le Potassium ne formera que des composés qui ne forment qu'une seule liaison, comme Cl-K ou K-OH, deux molécules qui n'échangent qu'un seul électron.

Pour l'Azote, le nombre de composés sera plus varié, avec toutes sortes de combinaisons entre 1 et 5 électrons mis en commun avec les autres atomes de la molécule étudiée. Le plus connu est N-H3 le gaz ammoniac qui partage 3 électrons.
Le protoxyde d'azote n'en échange qu'un avec l'oxygène : N-O-N ou N2O

et des tas d'autres qui doivent faire partie de ton cours, fais une recherche sur "oxydes d'azote" tu les auras tous.

[Cimicalor]

D'accord, merci En réalité mon cours se limite au diapo de mon professeur de chimie de premiere année de medecine, seulement il en a un peu "marre d'enseigner" , j'essaie de m'en sortir grâce aux livres et au net !