i
i
“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 111 — #119
i
i
i
i
i
i
ÉVOLUTION DE QUELQUES PROPRIÉTÉS ATOMIQUES
qui permet de situer l’élément cuivre à la quatrième ligne (car la valeur maximale de n est 4)
et à la neuvième colonne du bloc d (car l’exposant de 3d est 9). Le cuivre est donc situé à la
onzième colonne de la classification périodique alors que la configuration expérimentalement
observée est 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 .
6 Évolution de quelques propriétés atomiques
6.1 Énergie d’ionisation et affinité électronique
Définitions des deux grandeurs considérées
L’énergie de première ionisation de X est l’énergie nécessaire pour arracher, à l’état gazeux, un premier électron du cortège électronique de l’atome X. Elle est associée au processus :
X (g)
=
X
+ (g) + e
− (g)
avec X + et e – infiniment séparés et sans énergie cinétique.
Définition
L’énergie de n-ième ionisation est l’énergie nécessaire à l’arrachement du n-ième électron à
l’état gazeux à partir de l’ion X (n−1)+ . Elle est donc associée au processus :
X
(n−1)+ (g)
=
X
n+ (g) + e
− (g).
L’énergie de première ionisation est notée I 1 ou encore EI 1 . Elle est quelquefois qualifiée (de
façon abusive) de potentiel d’ionisation. Expérimentalement, une méthode spectroscopique
permet de mesurer les énergies d’ionisation : cette énergie correspond à celle de la longueur
d’onde la plus courte du spectre d’émission ou du spectre d’absorption de l’atome étudié.
Notons qu’une énergie d’ionisation est une grandeur positive : il faut fournir de l’énergie pour
ioniser un atome. Les énergies d’ionisations suivantes (deuxième, troisième ionisation...) sont
toujours plus élevées que l’énergie de première ionisation.
L’énergie d’attachement électronique E att de l’atome X est l’énergie à fournir à l’état gazeux pour fixer un électron et réaliser :
X (g) + e
− (g)
=
X
− (g).
Définition
L’énergie d’attachement électronique E att est généralement négative ; son opposé est fréquemment utilisé, il s’agit de l’affinité électronique AE = −E att .
L’affinité électronique est souvent exprimée en eV (elle se rapporte alors à un seul
atome) tandis que l’énergie d’ionisation peut plus fréquemment être rencontrée en
kJ·mol −1 (elle concerne alors une mole d’atomes). Il est indispensable de savoir
111
i
“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 111 — #119
i
i
i
i
i
i
ÉVOLUTION DE QUELQUES PROPRIÉTÉS ATOMIQUES
qui permet de situer l’élément cuivre à la quatrième ligne (car la valeur maximale de n est 4)
et à la neuvième colonne du bloc d (car l’exposant de 3d est 9). Le cuivre est donc situé à la
onzième colonne de la classification périodique alors que la configuration expérimentalement
observée est 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 1 .
6 Évolution de quelques propriétés atomiques
6.1 Énergie d’ionisation et affinité électronique
Définitions des deux grandeurs considérées
L’énergie de première ionisation de X est l’énergie nécessaire pour arracher, à l’état gazeux, un premier électron du cortège électronique de l’atome X. Elle est associée au processus :
X (g)
=
X
+ (g) + e
− (g)
avec X + et e – infiniment séparés et sans énergie cinétique.
Définition
L’énergie de n-ième ionisation est l’énergie nécessaire à l’arrachement du n-ième électron à
l’état gazeux à partir de l’ion X (n−1)+ . Elle est donc associée au processus :
X
(n−1)+ (g)
=
X
n+ (g) + e
− (g).
L’énergie de première ionisation est notée I 1 ou encore EI 1 . Elle est quelquefois qualifiée (de
façon abusive) de potentiel d’ionisation. Expérimentalement, une méthode spectroscopique
permet de mesurer les énergies d’ionisation : cette énergie correspond à celle de la longueur
d’onde la plus courte du spectre d’émission ou du spectre d’absorption de l’atome étudié.
Notons qu’une énergie d’ionisation est une grandeur positive : il faut fournir de l’énergie pour
ioniser un atome. Les énergies d’ionisations suivantes (deuxième, troisième ionisation...) sont
toujours plus élevées que l’énergie de première ionisation.
L’énergie d’attachement électronique E att de l’atome X est l’énergie à fournir à l’état gazeux pour fixer un électron et réaliser :
X (g) + e
− (g)
=
X
− (g).
Définition
L’énergie d’attachement électronique E att est généralement négative ; son opposé est fréquemment utilisé, il s’agit de l’affinité électronique AE = −E att .
L’affinité électronique est souvent exprimée en eV (elle se rapporte alors à un seul
atome) tandis que l’énergie d’ionisation peut plus fréquemment être rencontrée en
kJ·mol −1 (elle concerne alors une mole d’atomes). Il est indispensable de savoir
111