Calcul des énergies d'ionisation

[invite85a50d90]

Bonsoir

En fait depuis hier je me casse la tête sur les énergies d'ionisation et tout ce qui tourne autour, car il y a pleins de détails qui m'échappent, et également des calculs qui semblent être faux alors que je ne vois pas l'erreur.
Déjà pour m'entraîner, je me suis dit que j'allais calculer les premières énergies d'ionisation du Titane. Sauf que déjà premier problème, on a 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, et puis là j'imagine 4s2 et 3d2. Mais du coup je ne comprends pas vraiment comment on doit apporter le calcul.
Doit on enlever des électrons de la couche 4s ou 3d ?
Je me suis depuis perdu dans mes calculs, mais la première fois, j'avais procédé comme ceci :
Ti = 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2, 3d2
Ti+ = 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1, 3d2
(déjà l'ordre est perturbant en raison des petite interactions du genre 4s avant 3d)
Énergie d'ionisation = Ti+ - Ti
Ei 1 = 1E' (4s) - 2E (4s)
Je calcule d'abord E
22 - (2 - 8 - 8x0.85 - 2x0.85 - 0.35) = 3.15
-13.6*3.15²/3.8² [vu que n=4, n'=3.8] = 9.345 eV

Je calcule ensuite E'
22 - (2 - 8 - 8x0.85 - 2x0.85) = 3.5
-13.6*3.5²/3.8² = 11.537eV

Je calcule mon énergie d'ionisation
11.537 - 2x9.345 = 7.153 eV

Sur wikipédia on peut vérifier que l'énergie de première ionisation est de 6.828 eV, ce qui semble donc correct

Mais du coup maintenant pour la deuxième énergie d'ionisation, je ne sais plus comment faire exactement :
Ti+ = 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1, 3d2
Ti2+ = 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 3d2
Énergie de 2eme ionisation = Ti2+ - Ti+
Ei2 = 2E"(3d) - 1E'(4s)
Rien que là, ça me semble bizarre

On a déjà E', calculons E", j'imagine qu'on se base sur une couche 3d sur le tableau de slater, même si je suis encore confus pour lequel utiliser
22 - (2 - 8 - 8 - 0.35) = 3.65
-13.6*3.65²/3² [retour à la couche 3 pour n'] = 20.131 eV

Et là du coup je calcule mon énergie d'ionisation
2 x 20.131 - 11.537 = 28.72 eV

Hors sur wikipédia il est indique une énergie de 2eme ionisation de 13.57 eV, ce qui est donc bien loin de mon résultat, je ne comprends donc pas ce que j'ai mal fait
Est-ce 2E"(3d) - 2E"(3d) + 1E'(4s), ce qui ferait que l'énergie de 2e ionisation est -1E' (4s), qui est donc 11.537 ? Cela semble plus proche de la réalité mais j'ai vraiment l'impression d'être peu méthodique à ce niveau.
Ce que j'ai aussi du mal à appréhender c'est qu'en ionisant le Titane, on se retrouve avec une sous couche 4s et une sous couche 3d, et je ne sais pas lesquelles faire passer en priorité, si par exemple Ti3+ aurait cette configuration : 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 3d1 ou alors 1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1. Après, j'ai peut être oublié certains règles fondamentales des configurations ce qui expliquerait que je ne comprends pas. De plus si en ionisant, on se débarrassait des électrons de la sous-couche 4s, on se retrouve avec 2 électrons en couche 3d et donc ça semblerait plus logique de repasser en couche 4s, mais bon bref je m'y perd un peu.

Du coup si quelqu'un pouvait m'aider un peu avec ça, et si vous avez des vidéos, sites, où il y a des explications sur ce genre de situation, cela m'aiderait beaucoup, merci d'avance !
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[XK150]

Zdravstvoultie Kamarad ,

Ici , le détail bien expliqué pour 19K , cela devrait vous aider pour le titane ?

https://forums.futura-sciences.com/c...potassium.html

jeanne08 intervient en chimie ; à l'occasion , si nécessaire , faites déplacer votre post en chimie par demande mp à un modo .

[nlbmoi]

Bonjour,

Comme tu l'as dit, il faut d'abord trouver la configuration électronique en respectant la règle de Klechkoski : on range les électrons par valeur d'énergie croissante soit par valeurs de n+l croissantes
Pour certaines configurations, le remplissage par n+l croissante ne correspond pas toujours aux valeurs d'énergie : en effet, il est parfois plus avantageux d'avoir plusieurs sous-couches à 1/2 remplie.
Par exemple pour le chrome, d'aprèsles règles de remplissage par n+l, on a [Ar] 4s² 3d⁴ sauf qu'en vérité c'est [Ar] 4s¹ 3d⁵ qui est bien plus stable car dans la 1ère solution, cela coûte de l'énergie d'apparier les électrons (4s et 3d) alors que dans la configuration réelle, les électrons sont tous dans des sous-couches sans être appariés ce qui stabilise l'édifice.

Pour le titane cela donne donc 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d² 4s² (j'ai reclassé par valeur de n croissante mais pour le remplissage, il faut bien sûr ranger par valeur de n+l croissantes)
Pour les ions, on enlève (ou ajoute) des électrons sur la dernière couche de valence, c'est à dire celle de n le plus grand --> c'est pour cette raison que j'ai classé la configuration électronique par valeur de n.
Donc pour Ti⁺ cela donne 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d² 4s¹

Dans ces deux espèces, les énergies des niveau 1s, 2s, 2p, 3s et 3d sont identiques ; l'écart se fait donc sur les électron 4s
EI1=E(4s, Ti+)-2*E(4s, Ti)

* Pour Ti :
la constante d'écran des électron 4s vaut sigma(4s)=0.35 (l'autre électron 4s) +10*0.85 (les électrons 3s 3p 3d)+10*1 (électrons 1s 2s 2p) = 18.85

Ici Z*=Z-sigma(4s)=3.15
n*=3.7 (et non pas 3.8)
donc E(4s)=-9.86 eV

* Pour Ti⁺
la constante d'écran des électron 4s vaut sigma'(4s)=10*0.85 (les électrons 3s 3p 3d)+10*1 (électrons 1s 2s 2p) = 18.5

Ici Z*=Z-sigma'(4s)=3.5
n*=3.7 (et non pas 3.8)
donc E(4s)=-12.17 eV

* Calcul de EI
EI=-12.17-2*(-9.86)=7.55 eV soit proche de ta valeur


Pour la 2ème énergie d'ionisation correspondant à Ti⁺(g) --> Ti²⁺(g) + e^-
Ti⁺ cela donne 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d² 4s¹
Ti²⁺ cela donne 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d²
SI je prends un électron 3d, ils ont le même environnement électronique dans chacun des 2 ions : ils voient 1 autre électron 3d et tous les autres électrons 3p 3s ... Pour Ti⁺, on considère que l'électron 4s est trop éloigné pour écranter l'électron 3d.
EI2=-E(4s) qui correspond donc à la valeur calculée précédemment donc 12.17 eV

[invite85a50d90]

Bonjour !!!

Déjà merci d'avoirs pris le temps de me répondre !
C'est marrant, dans mon cours il est marqué 3.8 et non pas 3.7 pour la valeur de n', ce qui ne m'aidait sans doute pas à avoir des résultats précis parfois haha j'imagine.

Par contre du coup là j'essayais de calculer la 3eme énergie d'ionisation et me voilà à nouveau perdu. A-t-on une configuration tel que 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 ou bien 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 ? J'ai tenté les calculs pour les 2 et malheureusement en tous les cas je ne trouve même pas les bons résultats par rapport à ce que ça devrait être.
J'ai vraiment du mal à trouver les calculs que je suis censé faire lors des changements de couche j'ai l'impression haha.

[A voir en vidéo sur Futura]

[nlbmoi]

Une fois que tu as la configuration électronique de l'atome, tu enlèves ensuite un électron de la couche de n la plus grande.
Comme Ti²⁺ cela donne 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d², cela donne donc Ti³⁺ cela donne 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹

[invite85a50d90]

D'accord merci beaucoup, je vais essayer de m'entraîner un peu !

[invite85a50d90]

Hum, le truc étrange c'est qu'en calculant Ti3+ - Ti2+, j'ai quelque chose comme ça :
Ei3 = E (3d Ti3+) - 2xE (3d Ti2+)
J'ai fait le calcul comme ceci :
Pour E (3d)Ti2+
22- (2 -8 -8 -0.35) = 3.65
-13.6x3.65²/9 = 20.13 eV

Pour E (3d)Ti3+
22- (2 -8 -8 ) = 4
-13.6x4²/9 = 24.17 eV

Et ça me donne 24.17 eV - 2x20.13 eV = -16.09 eV, ce qui semble faux du coup vu qu'on voit que ça devrait être environ 27.5 eV.

Qu'est ce qui cloche du coup ?

[invite85a50d90]

Petit up au cas où