ionisation structure electronique

[hterrolle]

bonjour,

voila un petit problème sur lequelle je bute encore. Lorsque l'on regarde le tableau des ionisations. On se rends compte que les energies d'ionisations n'ont pas les mêmes valeurs bien que les electron appartiennent a la même couche.

Example :

1) pour l'helium on a 24.587 ;54.46 comme energie d'ionisation.

est il possible de dire que temps que l'atome d'heluim a ces 2 electrons. Que ces 2 electrons ont une energie de 24.587Ev tant qu'il y a 2 electron autour du noyau

2) pour le carbonne on a 11.26;24.383;47.887;64.492;392 .077;489.981

est il possible de dire que temps que l'atome de carbonne que ces 4 electron de la seconde ont tous une energie de 11.26Ev tant qu'il y a 4 electron dans sa couche.
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[inviteca4b3353]

On se rends compte que les energies d'ionisations n'ont pas les mêmes valeurs bien que les electron appartiennent a la même couche.

C'est la meme couche, mais les électrons ne subissent pas le meme potentiel d'attraction d'un atome à l'autre, la charge du noyau étant différente.

[hterrolle]

Salut Karibou Blanc,

J'ai du mal m'expliqué, vu ta reponse. En fait je parle (pour le carbonne) des 4 electron qui sont sur la couche L. Sachant que l'energie minimum pour extraire 1 electron est de 11.26Ev. Ne sachant pas qu'elle electron de cette couche je vais expulser en envoyant 11.26Ev. Je voulais savoir si je devait supposer que les 4 electrons de la couche L ont une energie de 11.26 Ev.

Une fois que le premier electron est expulser Je je veux en extraire un autre il faudras fournir 24.383Ev. Mais la encore ce sera 1 des 3 electrons restant dans cette couche qui va être expulser. Donc pour moi c'est trois electron une tous 24.383Ev comme les 4 avaient tous 11.26Ev.

J'espere avoir été un peut plus clair.

[curieuxdenature]

Salut Hterrolle

les énergies qui sont données correspondent à ce que j'appelle la pelure d'oignon.
Si tu injectes 11,6 eV tu ne feras sauter que l'un des 2 electrons qui correspondent à la 1ere ionisation du Carbone en fait il a une place qu'on appelle 2p2. (à ce niveau, comme ils sont sur la même orbitale ils ont une énergie moyenne de 37 eV)
l'electron 2p1 restant aura besoin d'une énergie de 24.383 eV pour sauter.

ensuite, l'un des 2 de 2s, qui aura droit au titre de 2s2 aura besoin de 47.888 eV,
le 'survivant' 2s1 aura besoin de 64.493.

Si tu sommes les 4 energies, tu trouves bien 37 eV par électron (soit 148 eV pour toute la couche L du Carbone. Avec les calculs de la MQ on trouve 143.7 eV somme globale, et 11.462; 44.08; 25.272; 62.889 eV)

Sinon, la couche L se décompose en 2 sous-couches, 2s et 2p qui se remplissent selon les règles : 2 pour s, 6 pour p. (pour les couches M et sup : 10 pour d, 14 pour f, 18 pour g etc..)

(j'espère que je ne me suis pas mélangé les pédales)

[A voir en vidéo sur Futura]

[hterrolle]

salut curieuxdenature,

merci pour l'intervention. Cela fait longtemps que cela me tracasse. Pour la motenne et l'addition de energie j'avais deja trouvé. Ca saute aux yeux aux bon de quelques semaines.

Cela me fait plaisir de voiur que je ne suis pas tout seul a l'avoir remarqué.
Mais le problème reste. A savoir que l'energie d'ionisation correspond a une distance bien precise entre l'electon est le proton.

En fait le rayon de la couche electronique devrait decroitre si il y a moins d'electron.

Je cherche toujours a calculer cette distance. J'ais retourner dans tous les sens mais je n'arrive pas a trouver une relation entre cette distance et l'influence du noyau.

[curieuxdenature]

La MQ sait faire ça, y a qu'à demander :

C₆
Ionization No 1 with energy 11.458000 (eV) 0.421250 (u.a.)
Ionization No 2 with energy 44.064000 (eV) 1.620000 (u.a.)
Ionization No 3 with energy 25.262000 (eV) 0.928750 (u.a.)
Ionization No 4 with energy 62.866000 (eV) 2.311250 (u.a.)
Ionization No 5 with energy 391.029920 (eV) 14.376100 (u.a.)
Ionization No 6 with energy 489.600000 (eV) 18.000000 (u.a.)

recalculated total energy (sum of ionization energies, eV): -1024.27995

u.a ce ne sont pas des unités astronomiques.

1 u.a = 0.529 10^-10 m = 52.9 nm = Rayon de Bohr.
aussi = à 27.211 eV (2 * 13.605)

[hterrolle]

Merci,

Ionization No 1 with energy 11.458000 (eV) 0.421250 (u.a.)
Ionization No 2 with energy 44.064000 (eV) 1.620000 (u.a.)
Ionization No 3 with energy 25.262000 (eV) 0.928750 (u.a.)
Ionization No 4 with energy 62.866000 (eV) 2.311250 (u.a.)

En fait j'ai un oeux de mal a comprendre la décroissance.

pour 1 d = 2.228*10^-11
Pour 2 d= 8.569*10^-11 augmentation
pour 3 d= 4.913*10^-11 diminution

il semblerait que la variation soit sinuzoidale est en aumentation. Alors quelle devrait être en diminution. Les electrons devraient être de plus en plus pres du noyau ?

J'ai du me planter dans le calculs ou il est trop tard

je vais revoir cela.

[curieuxdenature]

le rayon atomique est inversement proportionnel à l'energie, ça va de soi.
1 u.a = 27.211 eV

dans le tableau le gars aurait dû ecrire a.u

Shell Occupation effective Z effective n radius (u.a.) energy (u.a.)
1s 2 5.690000 1.00 0.175747 -16.188050
2s 2 3.250000 2.00 1.230769 -1.320312
2p 2 3.250000 2.00 1.230769 -1.320312

the same in Angstrom and ElectronVolts

Shell Occupation effective Z effective n radius (A) energy (eV)
1s 2 5.690000 1.00 0.093001 -440.314960
2s 2 3.250000 2.00 0.651295 -35.912500
2p 2 3.250000 2.00 0.651295 -35.912500

[hterrolle]

le rayon atomique est inversement proportionnel à l'energie, ça va de soi.

ca me semble logique.

En fait se qui m'interesse c'est de pouvoir être sur que l'energie e la distance de l'electron son proportionel. Du genre

5.29*10^-11 = 13.6Ev pour z=1

pour Z = 2 et electron = 2 donc l'helium, l'energie et de 24.587Ev

pour Z = 3 le Lithium c'est 5.392Ev avec electron = 3 et 75.638 avec 2 electron

Si l'energie est inversement proportionelle a la distance noyau/electron. Plus l'energie est grand plus la distance separant le noyau de l'electron est petite.

En fait se qui m'interesse aussi c'est comment dire que l'electron puisse avoir comme centre de masse, le centre de masse de l'espace lié a son orbitale.

Cela aurait l'avantage de pouvoir partir d'une moyenne statique, centre de masse de l'orbitale(du lobe).

est comment calculer la distance entre le noyau est le centre de masse du lobe de l'orbitale.

C'est juste pour faire la relation entre la position d'un point (centre de masse) entourer de son lobe de probabilité.

[invitea774bcd7]

est comment calculer la distance entre le noyau est le centre de masse du lobe de l'orbitale.

Le « centre de masse » () de toutes les orbitales électroniques est sur le noyau. Par considérations de symétrie.

[hterrolle]

comment ca sur le noyau ? je pensais pouvoir avoir une distance moyenne.

En fait se qu'il me faut se serait de pouvoir calculer la distance electron noyau dans un premier temps. Et cela en fonction de l'energie d'ionisation.

et savoir si je peut donner l'energie la plus basse d'une couche pour tous les electrons de cette couche (voir example).

N'hesité pas a me le dire si vous ne trouvez pas ca tres clair.

[invitea774bcd7]

Alors ce que tu veux c'est la valeur moyenne de r qu'on calcule comme suit

avec, par exemple, (Psi étant l'orbitale électronique en considération)

[invitea774bcd7]

Je suis bête… Ça se simplifie pour des atomes
C'est

[hterrolle]

merci guerom00,

n = couche (k,l,m,n,o ext..)
l = type d'orbitale (s,p,d ext..)

donc pour l'hydrogene je devrais avoir : n =1 et l =1

Je met tous ca sur mon tableur et je reviens.

[hterrolle]

En fait le rayon ne donne pas le rapport avec l'energie d'ionisation.

voila 2 graph. Le premier repressente l'energie de premiére ionisation donc pour les electron sur la dernière couche. Le second "nombres quantique" represente la rayon calculer par la methode donné dans le post 13.

c'est pas vraiment pareil ?

[invitea774bcd7]

La formule que j'ai donné est pour des atomes hydrogènoïdes.
Pour des vrais atomes (neutres…), ça ne marche pas et il n'y a pas de formule analytique. Il faut calculer l'orbitale de l'électron externe et calculer <r> en faisant l'intégrale ad hoc.

[mach3]

n = couche (k,l,m,n,o ext..)
l = type d'orbitale (s,p,d ext..)

donc pour l'hydrogene je devrais avoir : n =1 et l =1

attention, on a l<n dans tous les cas. l=0 pour les électrons s, 1 pour p, 2 pour d, 3 pour f, etc

m@ch3

[hterrolle]

merci Mach3,

Mais cela ne change pas grand chose. Je voulais vous revoyer un graph mes cela ne fonctionne plus. format non valide. Un bug surement ou une limitation des transfert.

M'enfin j'utilise une méthode maison. Je prends comme étalon 13.6Ev et R= 0.529*10^-10

pour l'hydrogene avec 13.6 EV cela donnne r = ((13.6/13.6)* R) = 5.29*10^-11

pour l'helium avec 24.6Ev cale donne r = ((13.6/24.6) * R) = 2.93E-11

pour le lithium avec 5.392Ev cale donne r = ((13.6/24.6) * R) = 1.33E-10

je voulais savoir si cela vous semble correct

[curieuxdenature]

ça ne marche pas de cette façon

alors que l'énergie de la couche s'écrit :
E = 13.605 * Z^*2/n²

le rayon est une fonction inverse ce qui fait que pour une même énergie, deux noyaux de numéro atomique (Z) differents les rayons seront differents.

[hterrolle]

je suis d'accord avec toi curieuxdenature. Pourtant l'energie d'ionisation prend deja en compte la charge du noyau. Personnellement je ne vois pas d'inconvenient a se que 2 atome different puisse avoir un lectron a la même distance du noyau. Comme l'hydrogene et l'oxigene pour qui la première ionisation et 13.605 et 13.618.

D'ailleurs lorsque l'on regarde le volume molaire de element certain on a peut pres le même volume bien que la charge de leur noyaux et leur masse soit differentes.

D'ailleur j'ai comparé ma petite méthode avec le volume mollaire et la distance separant les atomes. cela semble coller pourtant.

Mais je suis d'accord sur le fait que cela n'est pas tres rigoureux. D'ailleurs j'aimerais bien ameliorer se detail.

Par contre, vos remarque me seront fort utile. N'hésite pas a mettre en avant a la fois le coté positif est négatif de la methode.

Merci d'avance.

[hterrolle]

j'ai réussi a joindre un graph

1) energie Ev = première energie d'ionisation
2) distance = distance calculer avec ma methode et multiplié pour que cela soit visuellement plus clair
3) methode guerom00
4) volume massique d'un atome - distance calculer en 2
5) volume d'un atomme (volume mollaire / nb atome par molles)

c'est un peux reduit mais si quelqu'un veux la feuille de calcule. Je peut l'envoyer.

[hterrolle]

Bonsoir,

En fait pour en arriver là il m'as fallu un beaucoup de temps et beaucoup de travail.

la concusion est qu'il faut differencier l'atraction gravitationnel de l'attraction coulombienne.

Si l'attraction gravitationelle pendant de la masse, l'attraction coulonbienne depends de la charge et directement du nombres de proton. Si la masse et compacte et ne represente qu'un element. La charge est difuse et ait la somme de N proton.

Une masse comme un trou noir va tout attiré a elle tandis qu'un noyau ne va pas pouvoir attirer plus que sa carge (13.6*Z²) moins l'energie d'ionisation du premier electron. Puisque la charge du noyau = la somme des energie d'ionisation des electrons constituant l'atome.

Si pour l'attraction gravitationnelle la distance ne depends pas de la masse de attiré. Tandis que l'attraction coulombienne depends de la charge du noyau. la somme des energie electronique sont egale a la force attractive du noyau.

Ont peut donc considérer que pour le noyau l'energie d'ionisation correpond a une distance noyau electron. Mais j'avoue qu'il me manque quelleque argument, mais il y a une direction,qui peut bien sur s'avére fausse))

Je pense que la discussion est plus qu'importante elle est necessaire, sinon ont n'arrive plus a communiquer. que le meilleur gagne, voila un peut ma théorie. Mais si ont pouvaient être a plusieur a gagner, c'est encore mieux.

[invitea774bcd7]

Il est effectivement d'autant plus facile d'ioniser un électron qu'il est loin du noyau… Si c'est cela qui te chiffonne depuis le début…

[hterrolle]

C'est clair que l'ejection d'un electron depends de son energie. Mais cette energie devrait dependre de la distance.

Un EV c'est bien Nr/e ou N = F dans notre cas. donc l'energie depends de la distance.

J'ai remarqué que si ont calcule r comme ceci :

R = q1q1/4PI * vide * 2 première ionisation * e qui est egale a
F = q1q2/4PI * vide * r² si on prends f = (Ev*e)/r

je suis d'accord que le nombre de proton n'est pas pris en compte. Mais :

1/1 = 4/4 surtout lorsque la somme represente le total.

ont s'en fou du nombre de proton en ne prends en compte que l'energie comme distance. Ont peux pousser vers energie-masse comme distance mais je ne suis pas encore au point la dessus (c'est pas facile )

[curieuxdenature]

bonjour

je pensais comme guerom00 mais après vérification, ce n'est pas le cas.
Rayon ionique de l'oxygène : 0,046521 nm pour 14,166 eV (théorique)
Rayon ionique du Zinc : 0,166539 nm pour 15,657 eV

donc c'est pas bon, le rayon de l'atome ne dépend pas (seulement) de son énergie de 1ere ionisation.
J'ai retrouvé la bonne façon de calculer:

R = 0.0529177 * n^{* 2} / Z^*
n est le nombre quantique de la couche (l' * indique une correction de Slater)
Z est la charge effective du noyau vue par la couche externe (l' * indique aussi une correction dûe à l'effet d'écrantage des électrons des couches inférieures)
R en nm.

Tu peux le calculer toi même:
pour Zn³⁰ on a n effectif = 3.7 et Z effectif = 4.35
pour O⁸ on a n effectif = 2 et Z effectif = 4.55

[invitea774bcd7]

je pensais comme guerom00 mais après vérification, ce n'est pas le cas.

Ce que je voulais dire c'est qu'il était plus difficile d'ioniser un électron dans une orbitale 1s ou une orbitale de Rydberg avec n=100

Après, pour les électrons de valence des atomes dans leur état fondamental, il n'y a pas de règles car cela dépend de ce qui se passe avec les électrons des couches inférieures.

--> http://en.wikipedia.org/wiki/Ionizat...f_the_elements
En gros, ça augmente le long d'une ligne de la table périodique. Ça retombe quand on change de ligne. La « taille » du nuage électronique lui augmente toujours avec Z.

[mach3]

--> http://en.wikipedia.org/wiki/Ionizat...the_ele ments

wa intéressant ce tableau. Petite note impressionnante : il faut 11keV pour enlever le dernier électron du Cuivre, ça comment à faire!! Je comprends mieux pourquoi on rencontre jamais Cu²⁹⁺ en chimie

m@ch3

[invitea774bcd7]

Une jolie image, qui corrèle avec le remplissage des couches

[hterrolle]

salut,

curieuxdenature :
Rayon ionique de l'oxygène : 0,046521 nm pour 14,166 eV (théorique)
Rayon ionique du Zinc : 0,166539 nm pour 15,657 eV

je ne comprends comment tu as c'est energie ? tu veux surement parler pour des molecules (rayon ionique)

guerom00:
La « taille » du nuage électronique lui augmente toujours avec Z.

pourtant le volume massique des elements n'augmente par comme Z

mach3:
wa intéressant ce tableau

C'est vrai qu'organiser comme cela ca facilite l'etude. D'ailleur c'est comme cela que j'ai organiser mon travail. Et il est tres suprenant de faire des graph en fonction du numero de l'electron. Ou encore de faire une matrice. Mais la meilleur organisation est lorsque le dernier electron (S1) esr sur le première collonne. S2 sur le deuxième et ainsi de suite.

[curieuxdenature]

Merci Mach3
j'avais trouvé un tableau mais il ne me semble pas aussi complet (limité à 21 ionisations)
Je vais pouvoir vérifier le génie de Slater.