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Chimie · Glossaire

Qu'est-ce que « Énergies d’ionisation » ?

Aussi appelé : energie de premiere ionisation · energies d'ionisation successives

Définition 2.9 Chimie universitaire — 1re année · Chapitre 2 — Périodicité

L’énergie de première ionisation Ei1E_{i1} d’un élément est l’énergie nécessaire pour arracher un électron à l’atome isolé dans son état fondamental, en phase gazeuse :

X(g)→XX+(g)+eX−,Ei1=E(XX+)+E(eX−)−E(X)>0.\ce{X(g) -> X+(g) + e-}, \qquad E_{i1} = E(\ce{X+}) + E(\ce{e-}) - E(\ce{X}) > 0 .

Les énergies d’ionisation successives Ei2,Ei3,…E_{i2}, E_{i3}, \dots arrachent le deuxième, le troisième électron… à XX+\ce{X+}, XX2+\ce{X^{2+}}… On les exprime en électronvolts par atome ou en kilojoules par mole (1 eV↔96.49 kJ/mol1\,\mathrm{eV} \leftrightarrow 96.49\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}).

Énergies de première ionisation des 36 premiers éléments. Maxima aux gaz nobles, minima aux métaux alcalins ; les petits creux en B, Al, Ga et en O, S sont les effets de sous-couche de la .
Énergies de première ionisation des 36 premiers éléments. Maxima aux gaz nobles, minima aux métaux alcalins ; les petits creux en B, Al, Ga et en O, S sont les effets de sous-couche de la Proposition 2.12.
Énergies d’ionisation successives du magnésium (axe logarithmique). La troisième vaut cinq fois la deuxième : la couche 3s est vide et l’on atteint le cœur.
Énergies d’ionisation successives du magnésium (axe logarithmique). La troisième vaut cinq fois la deuxième : la couche 3s est vide et l’on atteint le cœur.

Exemples

Exemple 2.11 (Le magnésium)

Les énergies d’ionisation successives du magnésium valent 7.65, 15.04, 80.14 et 109.27 eV109.27\,\mathrm{eV}. Le rapport Ei2/Ei1≈2E_{i2}/E_{i1} \approx 2 est modéré ; Ei3/Ei2≈5.3E_{i3}/E_{i2} \approx 5.3 est un saut : le troisième électron provient du cœur 2p. Le magnésium cède ses deux électrons 3s et s’arrête à MgX2+\ce{Mg^{2+}}, de configuration de gaz noble, celle du néon.

Exemple 2.24 (Le lithium dans une batterie)

Le lithium a la plus faible électronégativité de la période 2 et perd facilement son électron 2s, tout en étant le plus léger des métaux : il transporte plus de charge échangeable par gramme que tout autre élément, et c’est pourquoi il alimente les batteries rechargeables. Son énergie de première ionisation, 5.39 eV5.39\,\mathrm{eV}, est supérieure à celle du sodium (5.14) ou du potassium (4.34), et pourtant, dans l’eau, c’est le plus réducteur des métaux alcalins : ce paradoxe s’explique par la forte hydratation du petit ion LiX+\ce{Li+} (Chapitre 13).

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