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[Basic] L'ionisation



  1. #1
    OmegaSigmaDelta

    Question [Basic] L'ionisation


    ------

    Bonjour,

    Je suis étudiant, débutant en chimie. J'ai beaucoup de mal avec l'ionisation.

    Citation Envoyé par Wiki
    L'ionisation est l'action qui consiste à enlever ou ajouter des charges à un atome ou une molécule. L'atome — ou la molécule — perdant ou gagnant des charges n'est plus neutre électriquement. Il est alors appelé ion.
    Sources :
    - https://wikimedia.org/api/rest_v1/me...70619e45f9dfb1
    - https://fr.wikipedia.org/wiki/Ionisation

    Je ne parviens pas à comprendre.

    Peut-être pourriez-vous me l'expliquer comme à un enfant ?

    Cdlt,

    OSD

    -----
    ΩΣΔ

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  3. #2
    HarleyApril
    Modérateur

    Re : [Basic] L'ionisation

    Bonjour

    Un atome est constitué d'un noyau avec des neutrons et des protons. Il y a autour du noyau, des électrons.
    Les protons ont une charge positive.
    Les électrons ont une charge négative.
    Il y autant de protons que d'électrons.
    Le tout est donc neutre (charge totale = 0).

    Prenons le cas du fluor. Il a 9 protons et 9 électrons.
    Sa charge globale est donc +9 -9 = 0.

    Le fluor préfèrerait avoir la configuration électronique du gaz rare le plus proche (le néon) et donc avoir 10 électrons.
    S'il arrive à piquer un électron quelque part, il arrive à 10 électrons, mais a toujours seulement 9 protons.
    Sa charge globale est donc +9 -10 = -1

    Prenons le cas du sodium avec 11 protons et 11 électrons.
    Sa charge globale est donc +11 -11 = 0

    Le sodium préfèrerait avoir la configuration électronique du gaz rare le plus proche (le néon) et donc avoir 10 électrons.
    S'il arrive à céder un électron, il arrive à 10 électrons, mais a toujours 11 protons.
    Sa charge globale est donc +11 -10 = +1

    Le résultat de la charge d'un ion vient donc de la différence entre le nombre d'électrons et le nombre de protons. C'est vrai pour des ions monoatomiques, mais également pour des ions polyatomiques.

    J'espère que ça t'aidera ...

  4. #3
    OmegaSigmaDelta

    Re : [Basic] L'ionisation

    Super, merci !! C'est un peu plus clair, même si ça reste encore un peu flou.

    Questions :

    - Que dire au sujet du nombre de couches électroniques ? (et du chiffre rouge dans le TPE)
    - Quel est le rôle des neutrons ?
    - Monoatomique = un seul atome, mais polyatomique est-il = à molécule ?
    - Lien entre électronégativité et ionisation ?

    Merci !
    Dernière modification par OmegaSigmaDelta ; 26/08/2019 à 09h38.
    ΩΣΔ

  5. #4
    HarleyApril
    Modérateur

    Re : [Basic] L'ionisation

    Citation Envoyé par OmegaSigmaDelta Voir le message
    - Que dire au sujet du nombre de couches électroniques ?
    Pour des raisons de mécaniques quantiques qui sont vraisemblablement au-dessus de ton niveau actuel, les électrons ne peuvent pas être tous au même endroit. Ils vont donc se répartir en couche, sous-couche et case quantique.
    La première couche est pleine avec deux électrons et une seule case quantique
    La deuxième avec huit électrons, une sous-couche avec une case quantique et une sous-couche avec trois cases quantiques.
    Ensuite ça se complique un peu. En effet, la troisième couche est pleine avec dix-huit électrons mais une fois les deux premières sous-couches remplies, c'est la quatrième couche qui commence à se remplir.
    Citation Envoyé par OmegaSigmaDelta Voir le message
    (et du chiffre rouge dans le TPE)
    Où ça un chiffre rouge ?
    Citation Envoyé par OmegaSigmaDelta Voir le message
    - Quel est le rôle des neutrons ?
    Les protons et les neutrons constituent le noyau qui représente l'essentiel de la masse de l'atome.
    Ils n'ont aucun rôle dans la charge globale de l'ion.

    Citation Envoyé par OmegaSigmaDelta Voir le message
    - Monoatomique = un seul atome, mais polyatomique est-il = à molécule ?
    Polyatomique = plusieurs atomes
    Par exemple, sulfate SO4-- (un soufre, quatre oxygènes et deux charges négatives) ou perchlorate ClO4- (un chlore, quatre oxygène et une charge négative).
    La nomenclature fait que les ions ne sont pas appelés molécules.

    Citation Envoyé par OmegaSigmaDelta Voir le message
    - Lien entre électronégativité et ionisation ?
    Les électronégatifs porteront préférentiellement des charges négatives (exemple : le fluor).
    Les électropositifs porterons préférentiellement des charges positives (exemple : l'hydrogène).
    Tu auras noté que H devient facilement H+. H- qui a la structure électronique de l'hélium existe également, mais c'est un ion très réactif (ce qui montre qu'il n'est pas heureux ainsi, ou, pour employer un langage plus scientifique, qu'il est dans un état énergétique élevé).

    Bonne continuation

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    OmegaSigmaDelta

    Re : [Basic] L'ionisation

    Merci pour les explications Harley ! C'est TRÈS flou mais ça commence à rentrer. Doucement, mais sûrement.

    Comment ferais-tu pour expliquer ça à un enfant/ado ?

    Je suis étudiant/prof (philo/théo/métaphysique/catéchisme/biblisme/latin-grec, etc), et je dois donner des cours de remédiation pour des enfants qui n'ont malheureusement pas la chance 1) d'être doués à l'école, ou 2) parce que les parents les casent au presbytère, ou 3) parce qu'ils n'ont pas la chance de partir en vacances... Tu vois le topo ?

    Pour les chiffres en rouge voici les photos de mon propre TPE :





    Le rouge du haut c'est l'électronégativité, mais le rouge à droite, je ne comprends pas vraiment. Le max de couches électroniques enregistrées est de 7...
    Dernière modification par OmegaSigmaDelta ; 26/08/2019 à 17h40.
    ΩΣΔ

  8. #6
    gts2

    Re : [Basic] L'ionisation

    Le rouge a l'air d'indiquer la couche externe de plus haut niveau d'énergie.
    Ces couches ont l'air d'être dans l'ordre Klechkowski, et donc normalement c'est la dernière.
    Mais il y a des exceptions, par exemple le cuivre, ce qui fait qu'on remplit 3d avant 4s.

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  10. #7
    OmegaSigmaDelta

    Re : [Basic] L'ionisation

    Citation Envoyé par gts2 Voir le message
    Le rouge a l'air d'indiquer la couche externe de plus haut niveau d'énergie.
    Ces couches ont l'air d'être dans l'ordre Klechkowski, et donc normalement c'est la dernière.
    Mais il y a des exceptions, par exemple le cuivre, ce qui fait qu'on remplit 3d avant 4s.
    Merci gts2 ! Je n'ai pas tout compris

    Prenons l'exemple du 78 Pt (platine) qui a donc 6 couches électroniques. Le platine possède 2 couches "rouges" ; de plus, on passe de 18 à 32 pour repasser à 17 et enfin 1 (couches finales) qui sont toutes les deux rouges. Comment ça se fait ?
    Dernière modification par OmegaSigmaDelta ; 27/08/2019 à 08h16.
    ΩΣΔ

  11. #8
    gts2

    Re : [Basic] L'ionisation

    Quel est l'origine de ce tableau périodique ? Il y a peut-être les explications qui vont avec.

  12. #9
    OmegaSigmaDelta

    Re : [Basic] L'ionisation

    Citation Envoyé par gts2 Voir le message
    Quel est l'origine de ce tableau périodique ? Il y a peut-être les explications qui vont avec.
    Voici au verso. Ca, c'est l'origine et l'éditeur de Boeck. En Belgique, tous les "secondaires" utilisent ce tableau. J'ai étudié à Jérusalem, donc fatalement, après autant d'années (ben j'ai oublié... presque tout). Les tableaux que nous utilisions n'étaient pas comme ceux de Belgique.



    Pour le reste du verso, voici :



    Je précise qu'en Belgique, il est obligatoire dans TOUTES LES ÉCOLES d'utiliser ce tableau.
    Dernière modification par OmegaSigmaDelta ; 27/08/2019 à 08h56.
    ΩΣΔ

  13. #10
    HarleyApril
    Modérateur

    Re : [Basic] L'ionisation

    Bonjour

    Ce sont les sous-couches dans lesquelles des électrons sont disponibles pour faire des ions ou des liaisons.
    Ce sont donc les sous-couches les plus hautes en énergie.

    Ils sont en quelle classe tes élèves ?

  14. #11
    OmegaSigmaDelta

    Re : [Basic] L'ionisation

    Citation Envoyé par HarleyApril Voir le message
    Ils sont en quelle classe tes élèves ?
    Salut Harley,

    Mes élèves, comme je te l'ai dit, viennent de différents mondes. Différents âges. Je dois enseigner (remédier à leurs problèmes scolaires) à des élèves de 6 à 18 ans. Donc le niveau n'est absolument pas le même pour tout le monde. Leurs conditions de vie non plus. Je suis moine. Donc au presbytère, on trie par tranches d'âge. On fait progresser les plus petits, les plus grands aident les plus petits, mais les plus grands sont parfois en rhéto (niveau Bac), mais comme les plus grands aident les gamins/gamines quand je n'ai pas de réponse, je me retrouve avec des questions du genre : "Mon père, pourquoi le permanganate de potassium est mauve ? Pourquoi y'a des couleurs ?" et les plus grands : "M'sieur l'abbé, je n'ai pas tout compris sur l'ionisation...".

    J'ai envie de leur répondre que moi non plus. Donc voilà, je cherche de l'aide. Les presbytères n'ont pas les moyens d'engager des profs qualifiés, on fait donc tout nous-mêmes.
    Dernière modification par OmegaSigmaDelta ; 27/08/2019 à 09h10.
    ΩΣΔ

  15. #12
    HarleyApril
    Modérateur

    Re : [Basic] L'ionisation

    Dans ce cas, poste les questions sur le forum en précisant le niveau de celui pose la question. On s'adaptera !

    Pour l'ionisation, niveau jusqu'en rhéto, tu as les données dans les posts précédents.
    Pour visualiser les niveaux d'énergie des électrons selon les sous-couches, tu peux commencer par regarder le dessin ici :
    https://fr.wikipedia.org/wiki/Niveau_d%27%C3%A9nergie

    Pour aller un peu plus loin, à la fois dans les couches de numéros plus élevés et avec différents éléments (atomes), tu peux aller voir les schémas ici :
    http://www2.chm.ulaval.ca/ttdang/chm...ctronique.html
    Pour un atome donné (une valeur de Z et tu regardes les différents niveaux énergétiques en te déplaçant sur une ligne verticale) tu vois que les différences énergétiques peuvent être très faibles. En comparant des atomes différents (valeurs de Z différentes), tu vois que certain niveaux ne sont pas dans le même ordre.
    Là, on est un peu en limite par rapport au niveau rhéto me semble-t-il

    Bonne continuation

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  17. #13
    moco

    Re : [Basic] L'ionisation

    Bonjour,

    Tu peux par exemple commencer en disant qu'on place les électrons, en couches successives autour du noyau, en respectant certaines règles :

    1ère règle. On peut placer sur chaque couche un nombre maximum d'électrons égal au double du carré du numéro de la couche. Prenons un exemple.
    Sur la couche numéro 1, ou couche K, le carré de 1 est 1, et le double vaut 2.
    Sur la couche numéro 2, ou couche L, le carré de 2 est 4, et le double est 8.
    Sur la couche numéro 3, ou couche M, le carré de 3 est 9, et le double 18.
    Sur la couche numéro 4, ou couche N, le carré de 4 est 16, et le double vaut 32. Etc.
    En résumé, on peut mettre un maximum de 2, 8, 18, 32, 50, 72, etc. électrons sur les couches successives à partir du noyau.

    Quand on remplit un atome neutre avec des électrons, on en met autant qu'il y a de protons dans le noyau. Et on les dispose le plus près possible du noyau. Je commence avec l'atome à 3 protons, Li. On place 2 de ses 3 électrons sur la couche numéro 1 (ou couche K), et le 3ème sur la couche L.
    Pour l'atome numéro 7, l'azote N, on place 2 électrons sur K, et 5 électrons sur la couche L
    Pour l'atome numéro 11, le sodium, on place 2 électrons sur la couche 1, 8 électrons sur la couche no.2 (ou couche L), et le dernier électron va sur la couche 3, ou couche M. Tu me suis ?
    Pour l'atome numéro 18, l'argon Ar, on place 2 électrons sur K, 8 électrons sur L, et 8 électrons sur M.
    A partir de là, cela se gâte.
    Car il semble que sur la couche M, il y a de la place pour 18 électrons. On verrait facilement le 19ème électron de l'atome à 19 électrons se fixer sur la couche M. Eh bien non. Il existe une autre règle, disant qu'on ne peut jamais avoir plus de 8 électrons sur une orbite extérieure, même s'il y a de la place pour eux. Pour remplir une telle couche, il faut au moins mettre deux électrons sur une orbite plus extérieure.

    Donc pour le 19ème atome, le potassium K, on place 2 électrons sur la couche K, 8 électrons sur la couche L, 8 électrons sur la M, et 1 électron sur la couche N.
    Pour le 20ème atome, le calcium Ca, on place 2 électrons sur la couche K, 8 électrons sur la couche L, 8 électrons sur la M, et 2 électron sur la couche N

    A partir de là, donc du 21ème atome, on peut continuer et terminer la couche M,
    Pour le 21ème atome, le scandium Sc, on place 2 électrons sur la couche K, 8 électrons sur la couche L, 9 électrons sur la M, et 2 électrons sur la couche N.
    Pour le 24ème atome, le chrome Cr, on place 2 électrons sur la couche K, 8 électrons sur la couche L, 12 électrons sur la M, et 2 électron sur la couche N.
    Pour le 30ème atome, le zinc Zn, la couche M est pleine. On place 2 électrons sur la couche K, 8 électrons sur la couche L, 18 électrons sur la M, et 2 électrons sur la couche N.
    On peut alors continuer à remplir la couche N.
    Pour le 31ème atome, le gallium Ga, on place 2 électrons sur la couche K, 8 électrons sur la couche L, 18 électrons sur la M, et 3 électrons sur la couche N.
    Pour le 36ème atome, le Krypton Kr, on place 2 électrons sur la couche K, 8 électrons sur la couche L, 18 électrons sur la M, et 8 électrons sur la couche N.
    J'espère que tu vois que pour le 37ème atome, on va entamer la couche O.
    Pour le 37ème atome, le rubidium Rb, on place on place 2 électrons sur la couche K, 8 électrons sur la couche L, 18 électrons sur la M, et 8 électron sur la couche N, et 1 électron sur la O.

    Etc. Vois-tu la logique ?

    Pour l'ionisation, Il faut dire qu'en utilisant l'électricité, il est possible d'arracher des électrons à un atome neutre, ou même de forcer un atome à accepter un ou deux électrons supplémentaires. Un atome qui a davantage, ou moins d'électrons que le nombre de protons de son noyau est appelé un ion. Dans un premier temps, on peut ignorer cette particularité, et ne s'occuper que des atomes neutres. On introduira les ions, une fois que les élèves ont bien compris la structure des atomes neutres.

    Quant aux couleurs, il est correct de dire qu'on ne sait pas bien pourquoi un atome ou un ion est coloré. Mais cela arrive avec les atomes où on complète une couche comme la couche M alors qu'elle est incomplète, mais recouverte de 2 électrons sur N.

    Il faudrait encore parler des sous-couches s, p, d et f. Mais j'ai déjà beaucoup écrit aujourd'hui. Je reviendrai là-dessus si tu l'estimes utile.

  18. #14
    OmegaSigmaDelta

    Re : [Basic] L'ionisation

    Merci à tous les deux.

    Je n'ai pas tout bien saisi Moco, mais je promets de me pencher sur la relecture de ton post. .

    Merci à toi Harley pour les liens !

    Concernant le Pt (platine), c'est comme le Nb (niobium) ou encore le Rh (ruthérium) : il y a deux couches rouges, c'est ça que j'ai du mal à comprendre.

    Je dois enseigner ça aux enfants (entre autres), donc j'ai intérêt à assurer... dans "leur langage".
    Dernière modification par OmegaSigmaDelta ; 27/08/2019 à 11h46.
    ΩΣΔ

  19. #15
    HarleyApril
    Modérateur

    Re : [Basic] L'ionisation

    S'il y a deux sous-couches en rouge, c'est que des électrons sont disponibles dans ces deux sous-couches.
    La première ionisation pour donner Nb+ ou Ru+ correspond à la perte de l'électron 5s. S'il faut passer à des ionisations supérieures, comme il n'y a plus d'électron dans la couche 5, il faut passer à la sous-couche 4d (regarde éventuellement ici http://www2.chm.ulaval.ca/ttdang/chm...ctronique.html pour constater que les énergies sont peu différentes).

  20. #16
    OmegaSigmaDelta

    Re : [Basic] L'ionisation

    Merci Harley. Je t'ai envoyé un mail.

    Là j'ai +/- compris. Mais l'expliquer à des enfants/ados... sans aucune base... je doute que ça le fasse. Même si j'ai +/- intégré le principe (merci encore à vous tous), comment, selon vous, transmettre ce savoir à des gamin(e)s ?

    L'un de mes frères moine m'a dit un jour : "Si tu peux l'expliquer simplement à un enfant, alors c'est que tu maîtrises ton sujet".

    Là, en toute modestie, j'en suis loin...

    Cdlt
    Dernière modification par OmegaSigmaDelta ; 27/08/2019 à 13h25.
    ΩΣΔ

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