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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 140 — #148
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Exercices Corrigés
CHAPITRE 2 – CLASSIFICATION PÉRIODIQUE DES ÉLÉMENTS
• le bore (B) : 1s 2 2s 2 2p 1 ;
• le magnésium (Mg) : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ;
• l’aluminium (Al) : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 .
3. Les énergies d’ionisation subissent une discontinuité dans l’évolution car l’électron qui est arraché
n’appartient pas à la même sous-couche : il s’agit d’une couche s dans le cas du béryllium et du magnésium et d’une couche p dans le cas du bore et de l’aluminium. L’énergie d’ionisation diminue quand on
passe du béryllium au bore (du magnésium à l’aluminium) car on passe d’une orbitale s à une orbitale
p plus haute en énergie.
2.5 Règle de HUND et énergie d’ionisation
1. L’application de la règle de KLECHKOWSKI à la détermination des configurations électroniques des
états fondamentaux des atomes conduit à :
• l’azote (N) : 1s 2 2s 2 2p 3 ;
• l’oxygène (O) : 1s 2 2s 2 2p 4 ;
• le phosphore (P) : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 ;
• le soufre (S) : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 .
2. La règle de HUND spécifie que, en cas de sous-couches incomplètes, l’état d’énergie le plus bas est
celui où le maximum d’orbitales de la sous-couche incomplète est occupé. Autrement dit, l’appariement de deux électrons est coûteux en énergie. Cette règle, appliquée aux configurations électroniques
fondamentales, conduit à proposer l’occupation des orbitales indiquée sur la figure ci-dessous.
Remplissage des orbitales s et p pour les configurations ns 2 et ns 2 np 1
E
ns
np
E
ns
np
Cas de l'azote et du phosphore
Cas de l'oxygène et du soufre
3. L’évolution générale de l’énergie d’ionisation est une augmentation lors d’un déplacement de la
gauche vers la droite dans une période.
4. La variation de l’énergie d’ionisation entre azote/oxygène et phosphore/soufre s’explique par le
remplissage comparé des orbitales p. Dans le cas de l’oxygène et du soufre, l’ionisation conduit au
départ d’un électron d’une orbitale doublement occupée. Or l’appariement de deux électrons dans une
même orbitale est un processus coûteux en énergie, qui nuit à la stabilité. D’autre part, l’ion obtenu est
de configuration p 3 qui correspond à une sous-couche p à moitié remplie, ce qui est un facteur connu
de stabilité supplémentaire. Dans le cas de l’azote et du phosphore, la structure initiale est à moitié
remplie. Ainsi, pour l’azote et le phosphore, la structure initiale possède un facteur de stabilité propre,
alors que dans le cas de l’oxygène et du soufre, ce facteur de stabilité existe dans l’ion : ceci explique
l’évolution particulière, la diminution de l’énergie d’ionisation lors de ce déplacement vers la droite.
2.6 Électronégativité selon PAULING
1. Un électronvolt est l’énergie acquise par un électron soumis à une différence de potentiel de 1 volt.
C’est une unité d’énergie adaptée à la description des phénomènes individuels atomiques ou moléculaires. La définition de l’électronvolt permet de calculer sa valeur en joule :
1 eV ≡ 1,609.10
−19 J.
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Exercices Corrigés
CHAPITRE 2 – CLASSIFICATION PÉRIODIQUE DES ÉLÉMENTS
• le bore (B) : 1s 2 2s 2 2p 1 ;
• le magnésium (Mg) : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 ;
• l’aluminium (Al) : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1 .
3. Les énergies d’ionisation subissent une discontinuité dans l’évolution car l’électron qui est arraché
n’appartient pas à la même sous-couche : il s’agit d’une couche s dans le cas du béryllium et du magnésium et d’une couche p dans le cas du bore et de l’aluminium. L’énergie d’ionisation diminue quand on
passe du béryllium au bore (du magnésium à l’aluminium) car on passe d’une orbitale s à une orbitale
p plus haute en énergie.
2.5 Règle de HUND et énergie d’ionisation
1. L’application de la règle de KLECHKOWSKI à la détermination des configurations électroniques des
états fondamentaux des atomes conduit à :
• l’azote (N) : 1s 2 2s 2 2p 3 ;
• l’oxygène (O) : 1s 2 2s 2 2p 4 ;
• le phosphore (P) : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 3 ;
• le soufre (S) : 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 .
2. La règle de HUND spécifie que, en cas de sous-couches incomplètes, l’état d’énergie le plus bas est
celui où le maximum d’orbitales de la sous-couche incomplète est occupé. Autrement dit, l’appariement de deux électrons est coûteux en énergie. Cette règle, appliquée aux configurations électroniques
fondamentales, conduit à proposer l’occupation des orbitales indiquée sur la figure ci-dessous.
Remplissage des orbitales s et p pour les configurations ns 2 et ns 2 np 1
E
ns
np
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Cas de l'azote et du phosphore
Cas de l'oxygène et du soufre
3. L’évolution générale de l’énergie d’ionisation est une augmentation lors d’un déplacement de la
gauche vers la droite dans une période.
4. La variation de l’énergie d’ionisation entre azote/oxygène et phosphore/soufre s’explique par le
remplissage comparé des orbitales p. Dans le cas de l’oxygène et du soufre, l’ionisation conduit au
départ d’un électron d’une orbitale doublement occupée. Or l’appariement de deux électrons dans une
même orbitale est un processus coûteux en énergie, qui nuit à la stabilité. D’autre part, l’ion obtenu est
de configuration p 3 qui correspond à une sous-couche p à moitié remplie, ce qui est un facteur connu
de stabilité supplémentaire. Dans le cas de l’azote et du phosphore, la structure initiale est à moitié
remplie. Ainsi, pour l’azote et le phosphore, la structure initiale possède un facteur de stabilité propre,
alors que dans le cas de l’oxygène et du soufre, ce facteur de stabilité existe dans l’ion : ceci explique
l’évolution particulière, la diminution de l’énergie d’ionisation lors de ce déplacement vers la droite.
2.6 Électronégativité selon PAULING
1. Un électronvolt est l’énergie acquise par un électron soumis à une différence de potentiel de 1 volt.
C’est une unité d’énergie adaptée à la description des phénomènes individuels atomiques ou moléculaires. La définition de l’électronvolt permet de calculer sa valeur en joule :
1 eV ≡ 1,609.10
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