Energie d'ionisation

[invite31840caf]

Bonjour tout le monde,
J'ai un p'tit soucis...
Alors voilà, j'ai appris que des ondes Electromagnétiques ayant une énergie supérieure à 13,6 eV sont des ondes ionisables. 13,6 correspond à l'énergie minimum nécessaire pour ioniser l'atome le plus facilement ionisable:l'hydrogène. Donc pour ioniser un atome de carbone par exemple il faut plus d'énergie.
Alors ma question c'est: pourquoi est ce que c'est l'atome d'hydrogène qui s'ionise le plus facilement(qui nécessite le moins d'énergie)?
En fait, dans mon raisonnement je considère que plus l'éléctron est proche du noyau, plus il est lié. Plus il est lié et plus il faut de l'énergie pour le faire éjecter du cortège éléctronique. Suivant ce raisonnement il serait plus facile d'ioniser un atome de carbone qui possède des éléctrons moins liés que l'atome d'hydrogène qui n'en possède qu'un proche du noyau. Or, vraisemblablement, mon raisonnement est faux. Pouvez vous me dire ce qui cloche et m'indiquer le bon raisonnement je vous prie. Voilà, merci d'avance pour votre aide.
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[invitec9750284]

Salut,
Selon le modèle de Bohr (que tu utilises pour ton raisonnement) l'électron de l'atome H est lié par un proton uniquement par la force de Coulomb F=-ke²/r². Or pour l'atome de carbone qui contient 4 protons cette force est F'=-4e²/r² donc 4 fois plus attractive que pour l'atome H. Pour un électron 1s il faut fournir 4 fois plus d'énergie pour l'arracher au noyau.

[inviteb836950d]

Bonjour tout le monde,
J'ai un p'tit soucis...
Alors voilà, j'ai appris que des ondes Electromagnétiques ayant une énergie supérieure à 13,6 eV sont des ondes ionisables. 13,6 correspond à l'énergie minimum nécessaire pour ioniser l'atome le plus facilement ionisable:l'hydrogène. Donc pour ioniser un atome de carbone par exemple il faut plus d'énergie.
Alors ma question c'est: pourquoi est ce que c'est l'atome d'hydrogène qui s'ionise le plus facilement(qui nécessite le moins d'énergie)?
En fait, dans mon raisonnement je considère que plus l'éléctron est proche du noyau, plus il est lié. Plus il est lié et plus il faut de l'énergie pour le faire éjecter du cortège éléctronique. Suivant ce raisonnement il serait plus facile d'ioniser un atome de carbone qui possède des éléctrons moins liés que l'atome d'hydrogène qui n'en possède qu'un proche du noyau. Or, vraisemblablement, mon raisonnement est faux. Pouvez vous me dire ce qui cloche et m'indiquer le bon raisonnement je vous prie. Voilà, merci d'avance pour votre aide.

non, l'hydrogène n'est pas l'élément le plus facilement ionisable.

dans l'expression de l'énergie d'un électron, il y a au numérateur la valeur de la charge positive qui lie l'électron et au numérateur la distance au noyau (pour faire très simple...)

La charge qui lie l'électron est la charge positive du noyau moins un certain écrantage dû aux autres électrons.

Une bonne approximation de l'énergie de l'électron en ev est donnée par la formule suivante :



ou est la valeur de la charge nucléaire écrantée.

Il faut donc que tu connaisses les règles qui permettent de calculer l'écrantage pour déterminer les énergies d'ionisation.

Salut,
Selon le modèle de Bohr (que tu utilises pour ton raisonnement) l'électron de l'atome H est lié par un proton uniquement par la force de Coulomb F=-ke²/r². Or pour l'atome de carbone qui contient 4 protons cette force est F'=-4e²/r² donc 4 fois plus attractive que pour l'atome H. Pour un électron 1s il faut fournir 4 fois plus d'énergie pour l'arracher au noyau.

Non, tu n'as pas tenu compte de l'écrantage dû aux 5 autres électrons négatifs (au fait, le carbone c'est 6 protons...)
La charge "effective" ressentie par un électron de la dernière couche est de l'ordre de 3.25 et non pas de 6.

[invite31840caf]

Salut, merci les gars, j'avais effectivement négligé le noyau. Je comprends aussi l'écrantage dû aux éléctrons.
Parcontre Philou, je ne comprends pas: 13,6 correspond pourtant à l'énergie d'ionisation d'un éléctron d'hydrogène. Et c'est l'énergie minimale d'ionisation. Ca veut dire qu'une énergie inférieure ne peut rien ioniser. J'ai donc conclus que c'était l'hydrogène qui avait besoin de l'énergie la plus petite pour devenir un ion. Pourquoi tu dis que c'est faux?

[A voir en vidéo sur Futura]

[hterrolle]

Salut Novocaine,

en fait la force d'attraction des noyaux est egale a (13.6 * Z²). Ensuite cette attraction se fait sur de plus en plus d'electron. Ensuite les energies d'ionisations varie(diminuent) par ecrantage les 2 priemeir electron(forte energie de liaison) , ensuite les 8 (energie de liaison moins forete) suivant puis encore 8 (energie encore moins forte) et ensuite l'ecrantage se fait sur les 18 electron suivant.

C'est un peu comme un aimant autour duquel tu met de la limaille de fer. les premier particule de limaille vont être attiré tres proche de l'aimant. Une fois que le premier champ est saturé, les autres particule de limaille vont remplir la ligne de chanps suivante exct.

En fait l'ionisation depends a la fois de la distance de l'electron/noyau et du nombre d'electron donc de couche eletronique. Les electron des derniére couche seront plus facilement ionisable puisqu'elle seront a la fois plus eloigné du noyau et qu'elle seront repousé par le couche precedente.

[invite31840caf]

Salut hterrolle, donc le noyau de carbone exerce une force de 13,6.6² newton? soit 489,6newton? Et donc les 2 éléctrons de la dernière sous couche(2p²) sont attirés par cette force moins la force de répulsion des éléctrons des couches inférieures. Et donc la force exercée par le noyau d'hydrogène est de 13,6 newton? Et comment passe ton de force à énergie de liaison? Excusez moi pour ces questions qui pourront paraitre ridicules mais je n'ai fait de cours sur le sujet.

[inviteb836950d]

...Et c'est l'énergie minimale d'ionisation...

Mais pourquoi tu dis ça ?
C'est quoi ton raisonnement ?

[inviteb836950d]

en fait la force d'attraction des noyaux est egale a (13.6 * Z²). ...

Non la force serait plutôt proportionnelle à quelque chose comme

[invite31840caf]

Et bien j'ai pas vraiment de raisonnement mais c'est ce que je dois apprendre.. Les ondes EM dont l'énergie est supérieure ou égale à 13,6 eV sont ionisantes. Et on me dit que 13,6 c'est l'énergie nécessaire pour ioniser l'éléctron de l'atome d'hydrogène.
Donc c'est une autre façon de dire que pour qu'un rayonnement soit ionisant il doit avoir une énergie de 13,6 eV au minimum. Un onde qui a une énergie inférieure à 13,6 ne peut pas ioniser la matière. Si on veut qu'une onde ionise une matière(tissu cellulaire par exemple) il lui faut donc une énergie de 13,6 eV au minimum! c'est à dire que l'onde soit capable au moins d'ioniser l'atome d'hydrogène... Donc moi j'en déduis que c'est l'atome qui possède l'éléctron qui a besoin de l'énergie la plus petite pour s'ioniser.

Bon sinon, apparament vous n'êtes pas d'accord avec vos formules . Je laisse tomber.. mais j'ai compris que les forces de coulomb des protons étaient additives(+ notion d'écrantage) et c'est ce qu'il me manquait à la base. Pour ça, je vous remercie grandement!

Bien à vous,

[inviteb836950d]

Et bien j'ai pas vraiment de raisonnement mais c'est ce que je dois apprendre.. Les ondes EM dont l'énergie est supérieure ou égale à 13,6 eV sont ionisantes. Et on me dit que 13,6 c'est l'énergie nécessaire pour ioniser l'éléctron de l'atome d'hydrogène.
Donc c'est une autre façon de dire que pour qu'un rayonnement soit ionisant il doit avoir une énergie de 13,6 eV au minimum. Un onde qui a une énergie inférieure à 13,6 ne peut pas ioniser la matière. Si on veut qu'une onde ionise une matière(tissu cellulaire par exemple) il lui faut donc une énergie de 13,6 eV au minimum! c'est à dire que l'onde soit capable au moins d'ioniser l'atome d'hydrogène... Donc moi j'en déduis que c'est l'atome qui possède l'éléctron qui a besoin de l'énergie la plus petite pour s'ioniser.

Bon sinon, apparament vous n'êtes pas d'accord avec vos formules . Je laisse tomber.. mais j'ai compris que les forces de coulomb des protons étaient additives(+ notion d'écrantage) et c'est ce qu'il me manquait à la base. Pour ça, je vous remercie grandement!

Bien à vous,

Si si, je suis d'accord avec mes formules !

bon peut-être faut-il remettre les choses dans leur contexte : Le lithium est un élément très électropositif, il s'ionise donc facilement, je pense que c'est environ 5.7 ev.
Mais je crois comprendre que tu t'intéresses aux rayonnement ionisant en biologie. Alors là bien sûr il faut regarder quels sont les éléments qui sont susceptibles de s'ioniser. On a principalement du C, H, O, N et un peu de P et de S (en gros ça doit être ça). Les plus électropositifs de ces éléments sont H et C qui doivent avoir à peu près la même énergie d'ionisation (à qlq chose près...)
L'énergie d'ionisation de H étant -13.6 ev c'est sans doute pourquoi on te dit que cette valeur est le seuil pour qu'un rayonnement soit ionisant.

[hterrolle]

Salut Novocaine,

Il n'y a pas de seuil d'ionisation. ont dis qiu'il y a ionisation lorsqu'un electron peut être ejecté de l'atome. La quantité d'energie necessaire a l'ionisation d'un electron ne depends que du nombre d'electron dans l'atome.

example He Z=2 et e=2

pour ioniser le premier electron il faut a peut pres 24eV et pour ioniser le second,et dernier, il faut 54eV ( 54ev = 13.6 eV * Z² approximativement).

Par contre si tu te demande pourquoi ont prends comme reference 13.6 eV.
c'est autre chose.

[invite31840caf]

Ah je comprends maintenant! Je comprends aussi ce que tu ne comprennais pas Effectivement, je m'intéresse à ces rayonnements dans un cadre biologique ce qui explique aussi mes faibles connaissances en physique Et effectivement on doit pas considérer les autres éléments(mais ça mon prof l'a jamais précisé).. J'ai trouvé un site qui confirme bien ce que tu dis:
http://www.lenntech.com/fran%C3%A7ai...ionisation.htm
En effet, ya un paquet d'éléments qui s'ionisent plus facilement que l'hydrogène. Je ne le savais pas, j'suis désolé. Donc on considère qu'en dessous de 13,6 eV un rayonnement n'est pas dangereux pour un tissu biologique. Merci encore de m'avoir aidé..

[inviteb836950d]

Ravi d'avoir pu t'aider !

[invite3992a954]

Bonjour tout le monde,
J'ai un p'tit soucis...
Alors voilà, j'ai appris que des ondes Electromagnétiques ayant une énergie supérieure à 13,6 eV sont des ondes ionisables. 13,6 correspond à l'énergie minimum nécessaire pour ioniser l'atome le plus facilement ionisable:l'hydrogène. Donc pour ioniser un atome de carbone par exemple il faut plus d'énergie.
Alors ma question c'est: pourquoi est ce que c'est l'atome d'hydrogène qui s'ionise le plus facilement(qui nécessite le moins d'énergie)?
En fait, dans mon raisonnement je considère que plus l'éléctron est proche du noyau, plus il est lié. Plus il est lié et plus il faut de l'énergie pour le faire éjecter du cortège éléctronique. Suivant ce raisonnement il serait plus facile d'ioniser un atome de carbone qui possède des éléctrons moins liés que l'atome d'hydrogène qui n'en possède qu'un proche du noyau. Or, vraisemblablement, mon raisonnement est faux. Pouvez vous me dire ce qui cloche et m'indiquer le bon raisonnement je vous prie. Voilà, merci d'avance pour votre aide.

Bonjour,

Pour information, pour ce qui est des éléments possédant au moins un isotope stable, c'est l'atome de césium qui a l'énergie d'ionisation (première ionisation) la plus faible: 3,89 eV. Ceci va de pair avec le fait que le césium est considéré comme l'élément le moins électronégatif.

Bien à vous.

[invite31840caf]

C'est exact. C'est sur le site dont j'ai posté le lien. Merci pour la précision au sujet de l'éléctronégativité. C'est logique en effet.