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Energie de Ionisation



  1. #1
    Aubenoire

    Energie de Ionisation

    Bonjour,

    J'ai un problème de physique sur l'énergie de ionisation, et je ne comprends pas la correction.
    Donc avant de vous écrire le problème, commençons par les bases^^

    Est-ce que l'énergie de ionisation est bien égale à l'énergie potentielle (dûe à la force de Coulomb) de l'électron ? Je sais que l'énergie d'ionisation est l'énergie nécessaire pour éloigner l'électron du noyau (jusqu'à l'infini), donc j'en tire la conclusion que oui. Sauf que ça ne marche pas avec mon exercice =/

    Merci d'avance

    -----


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  3. #2
    LPFR

    Re : Energie de Ionisation

    Bonjour.
    Non. Ce n’est pas un problème d’électrostatique.
    Et l’énergie de l’électron n’est pas celle d’un électron qui se trouverait à une distance (laquelle choisir ?) du noyau.
    C'est un problème de mécanique quantique (fonction d'onde, etc.)
    Au revoir.

  4. #3
    stefjm

    Re : Energie de Ionisation

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Et l’énergie de l’électron n’est pas celle d’un électron qui se trouverait à une distance (laquelle choisir ?) du noyau.
    Le rayon de Bohr?
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».

  5. #4
    Aubenoire

    Re : Energie de Ionisation

    Bonjour,
    Merci pour vos réponses, mais pour être franche ça ne m'aide pas énormément, à part que je sais maintenant que définitivement je n'avais pas compris
    Du coup, est-ce que quelqu'un pourrait me donner une définition de l'énergie de ionisation du point de vue de la mécanique quantique ? Si on place l'atome dans un champ électrique, est-ce que celle-ci augmente ou diminue ?
    Merci d'avance !

  6. #5
    LPFR

    Re : Energie de Ionisation

    Citation Envoyé par Aubenoire Voir le message
    Bonjour,
    Merci pour vos réponses, mais pour être franche ça ne m'aide pas énormément, à part que je sais maintenant que définitivement je n'avais pas compris
    Du coup, est-ce que quelqu'un pourrait me donner une définition de l'énergie de ionisation du point de vue de la mécanique quantique ? Si on place l'atome dans un champ électrique, est-ce que celle-ci augmente ou diminue ?
    Merci d'avance !
    Bonjour.
    Ni l’un ni l’autre.
    L’énergie d’ionisation est l’énergie nécessaire pour éloigner (à l’infini) du noyau l’électron le moins lié à celui-ci.
    Mais comme je vous ai dit, ce n’est pas un problème d’électrostatique.
    Sauf si vous êtes un train d’utiliser le modèle de Bohr pour fêter le centenaire de son abandon par les physiciens.
    Au revoir.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    coussin

    Re : Energie de Ionisation

    Si vous placez l'atome dans un champ électrique, l'énergie d'ionisation diminue. C'est naturel : ce champ électrique externe "tire" déjà sur l'électron pour tenter de l'arracher à l'atome. Vous avez alors à fournir, vous, moins d"énergie pour finalement arracher cet électron puique le champ électrique externe y contribue et "vous aide".

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  10. #7
    stefjm

    Re : Energie de Ionisation

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Sauf si vous êtes un train d’utiliser le modèle de Bohr pour fêter le centenaire de son abandon par les physiciens.
    Faudra avertir le nist codata...
    http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/...earch_for=bohr
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».

  11. #8
    coussin

    Re : Energie de Ionisation

    Rien à voir entre le modèle de Bohr, théorie approximative basée sur des orbites classiques de l'électron et le rayon de Bohr, quantité apparaissant naturellement dans le traitement quantique de l'atome d'hydrogène...

  12. #9
    curieuxdenature

    Re : Energie de Ionisation

    Citation Envoyé par stefjm Voir le message
    Bonjour

    Le rayon de Bohr est juste le rayon que la statistique de toutes les positions de l'électron autour du noyau d'hydrogène donne en pôle position.
    Autrement dit, il n'est privilégié que parce qu'il est au sommet de la courbe de cette distribution.
    Ce qui ne prouve en rien que le modèle de Bohr est encore dans la course, le modèle quantique le supplante allégrement.
    L'electronique, c'est fantastique.

  13. #10
    stefjm

    Re : Energie de Ionisation

    Citation Envoyé par coussin Voir le message
    Rien à voir entre le modèle de Bohr, théorie approximative basée sur des orbites classiques de l'électron et le rayon de Bohr, quantité apparaissant naturellement dans le traitement quantique de l'atome d'hydrogène...
    Bonjour,
    C'est quand même curieux de dire que le rayon de Bohr apparaisse naturellement dans une théorie quantique qui n'a rien à voir avec le rayon de Bohr historique de la théories d'un premier modèle.
    Que la théorie quantique soit plus précise que la théorie classique est une évidence, mais il ne faut pas oublier de préciser que toute théorie physique, y compris quantique est approximative.

    Je veux bien des explications concernant "apparaissant naturellement", si cela ne t'ennuie pas trop.
    Cordialement.

    Edit : croisement curieuxdenature
    Dernière modification par stefjm ; 13/12/2015 à 08h46.
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».

  14. #11
    stefjm

    Re : Energie de Ionisation

    Citation Envoyé par curieuxdenature Voir le message
    Le rayon de Bohr est juste le rayon que la statistique de toutes les positions de l'électron autour du noyau d'hydrogène donne en pôle position.
    Autrement dit, il n'est privilégié que parce qu'il est au sommet de la courbe de cette distribution.
    Coïncidence numérologique dirait Coussin?
    Citation Envoyé par curieuxdenature Voir le message
    Ce qui ne prouve en rien que le modèle de Bohr est encore dans la course, le modèle quantique le supplante allégrement.
    Je n'en doute pas.
    Je me suis contenter de répondre à une remarque de LPFR qui posait rhétoriquement la question de la distance à choisir.
    J'ai proposé la réponse qui me paraissait la plus probable (théorie quantique oblige !) http://forums.futura-sciences.com/ph...ml#post5431056, qui plus est assortie d'un point d'interrogation pour exprimer à la fois mon doute et l'aspect incertain. Seul LPFR m'a implicitement contredit en parlant du modèle de Bohr, alors qu'il n'en avait pas été question avant son intervention.

    Du coup, la numérologie de ce rayon m'intéresse. (comme d'habitude...)

    Et vu que la réponse à la question de Aubenoire est différente selon les intervenant, j'aimerais bien savoir...
    LPFR : Ni l'un ni l'autre.
    Coussin : Elle diminue.

    Cordialement.
    Moi ignare et moi pas comprendre langage avec «hasard», «réalité» et «existe».

  15. #12
    Aubenoire

    Re : Energie de Ionisation

    Re-bonjour tout le monde,
    merci pour vos nombreuses réponses ! Par contre je crois que vous m'avez définitivement perdue

    Bon je vais vous mettre mon problème, peut-être qu'on se comprendra mieux (désolé si certains termes sont mal traduits, j'étudie en allemand):

    "L'énergie de ionisation est le travail nécessaire pour éloigner un électron d'un atome de son état d'origine. Pour l'atome libre d'hydrogène, cette énergie vaut -13.6 eV. L'utilisation d'un champ électrique change l'énergie potentielle d'un terme supplémentaire, à savoir V2 = e*F*z, avec F = 40 kV le champ et z la coordonnée, ce qui crée un point-selle du potentiel. Calculez le changement de l'énergie de ionisation de l'atome d'hydrogène avec un champ F le long de l'axe des z. On considère que l'énergie de l'état d'origine reste la même et on néglige l'effet tunnel".

    Et voici la correction, avec : V = le potentiel totale ; V1 = le potentiel dû à la force de Coulomb ; V2 = le potentiel du champ électrique :
    k = e2/(4*pi*e0)

    1. V1 = - k/r, et on remplacera r par la valeur absolue de z (champ radial dirigé vers le centre)
    2. V = V1 + V2 l'énergie potentielle. Comme celle-ci est conservée, on peut poser dV/dz = 0
    3. On isole et on obtient z2 = k/e/F
    4. On choisit zmin = - (k/e/F)1/2
    5. Différence = abs(V(zmin)) (abs = valeur absolue)

    Alors, quelques questions :
    a) D'après la correction, j'ai placé mon système d'axe avec z = 0 sur l'atome, est-ce correct ?
    b) Si oui, du côté des z négatifs, le potentiel est plus grand que du côté des z positifs... Mais alors pourquoi est-ce que dV/dz = 0 ?
    c) Pourquoi est-ce que, dans l'étape 4, on choisit le z négatif ?
    d) Pourquoi la différence d'énergie de ionisation serait-elle égal à l'énergie potentielle ?
    e) Si l'énergie potentielle est constante, pourquoi chercher un zmin et calculer V à cet endroit précis ?
    f) On ne considère pas l'énergie cinétique... est-elle constante ?
    g) Enfin mon énergie de ionisation là-dedans... c'est V, V1 ou V2 ?!

    Merci d'avance au courageux qui oseront se lancer là-dedans et braver mon incompréhension
    Dernière modification par Aubenoire ; 14/12/2015 à 08h29.

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  17. #13
    Aubenoire

    Re : Energie de Ionisation

    Re-bonjour,
    Comme mon problème reste irrésolu, je me permets un petit "up".
    Promis, c'est ma dernière tentative, histoire de laisser la place aux autres questions
    Merci

  18. #14
    coussin

    Re : Energie de Ionisation

    Voir la figure là : https://en.wikipedia.org/wiki/Tunnel...electric_field
    Sans champ électrique externe, l'énergie d'ionisation est l'énergie pour sortir de la courbe pointillée.
    Avec le champ électrique externe, c'est l'énergie pour passer au-dessus de la bosse de la courbe verte, à droite. Au sommet de cette bosse, vous avez votre dV/dz=0.

  19. #15
    Aubenoire

    Re : Energie de Ionisation

    D'accord, c'est déjà plus clair !

    Sur l'abscisse, est-ce juste de dire que le point où la courbe verte chute correspond à l'emplacement du noyau ?
    Donc au final, l'énergie de ionisation, c'est la hauteur (maximale) de la courbe pointillée (sans considérer le champ électrique) et la hauteur de la courbe verte à droite (en considérant le champ électrique). C'est ça ?

  20. #16
    coussin

    Re : Energie de Ionisation

    À l'emplacement du noyau, vos potentiels sont infinis. Ça se trouve au milieu de la figure, là où toutes les courbes de potentiel vont à – l'infini.
    Pour le reste, oui c'est ça. Vous voulez la hauteur de la bosse de la courbe verte. C'est pour ça qu'on vous demande, si j'ai bien compris, la valeur de z pour laquelle dV/dz=0.

  21. #17
    Aubenoire

    Re : Energie de Ionisation

    Vous avez illuminé ma journée

    Merci beaucoup !

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