25.4. Étude experimentale des éléments
L’affinité électronique d’un atome A est l’énergie minimale W a qui est cédée par
cet atome lorsqu’il capture un électron, c’est-à-dire l’énergie qui est cédée par cet
atome lorsqu’il capture un électron qui était à l’infini et au repos :
A + e
− → A
− + W a , soit W a = E(A) − E(A
− ).
Tableau 25.3 Énergies d’ionisation et affinité électronique pour Z = 1 à 11
Voir site
web
Z
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
eV
H
He
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
W i 1
13,6
24,6
5,4
9,3
8,3
11,3
14,5
13,6
17,4
21,6
5,1
W i 2
54,4
75,6
18,2
25,2
24,4
29,6
35,1
35,0
41,0
47,3
W i 3
122,5
153,9
37,9
47,9
47,4
54,9
62,7
63,4
71,6
Wa
0,8
0,6
0,3
1,3
1,5
3,4
0,5
Remarque
Pour Z grand, on peut estimer l’énergie de liaison W par W ≈ C · Z
7/3 (premier terme
d’un développement dans le modèle de Thomas-Fermi) où C ≈ 20,9126 eV.
Exercice d’application 25.1
Calculer l’énergie de liaison de l’atome de lithium.
SOLUTION. Z = 3 ⇒ W = W i 1 + W i 2 + W i 3 ≈ 203,5 eV.
La première détermination du rayon atomique et de la constante d’Avogadro N A
(J. Loschmidt, 1865) est déduite du volume molaire du liquide et de l’expression de la
viscosité du gaz donnée par la théorie cinétique pour des sphères dures.
Les propriétés physiques et chimiques des atomes présentent une pseudo-périodicité
en Z ; les périodes successives se terminent chacune par un gaz rare, en Z = 2, 10, 18,
36, 54, 86 (figure 25.1).
25.4.2 Niveaux d’énergie atomiques et transitions entre niveaux
Définition
Le spectre d’émission ou d’absorption d’un matériau est la répartition en fréquences
ou longueurs d’onde du rayonnement électromagnétique pouvant être émis ou
absorbé par ce matériau. Le spectre peut être continu (toutes les fréquences ou
longueur d’onde existent) ou être discret (c’est-à-dire constitué d’un ensemble de
raies ayant chacune une fréquence et une longueur précises).
Le rayonnement du corps noir (§ 25.3.2) donne un exemple de spectre continu.
Après les premières mesures sur le spectre solaire (A.J. Angström, 1868), les nombreuses expériences consacrées à l’étude des spectres discrets des rayonnements lumineux émis lors de décharges électriques dans les gaz mettent plusieurs faits en évidence.
©
Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
479
“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 479 — #489
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L’affinité électronique d’un atome A est l’énergie minimale W a qui est cédée par
cet atome lorsqu’il capture un électron, c’est-à-dire l’énergie qui est cédée par cet
atome lorsqu’il capture un électron qui était à l’infini et au repos :
A + e
− → A
− + W a , soit W a = E(A) − E(A
− ).
Tableau 25.3 Énergies d’ionisation et affinité électronique pour Z = 1 à 11
Voir site
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Li
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Na
W i 1
13,6
24,6
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8,3
11,3
14,5
13,6
17,4
21,6
5,1
W i 2
54,4
75,6
18,2
25,2
24,4
29,6
35,1
35,0
41,0
47,3
W i 3
122,5
153,9
37,9
47,9
47,4
54,9
62,7
63,4
71,6
Wa
0,8
0,6
0,3
1,3
1,5
3,4
0,5
Remarque
Pour Z grand, on peut estimer l’énergie de liaison W par W ≈ C · Z
7/3 (premier terme
d’un développement dans le modèle de Thomas-Fermi) où C ≈ 20,9126 eV.
Exercice d’application 25.1
Calculer l’énergie de liaison de l’atome de lithium.
SOLUTION. Z = 3 ⇒ W = W i 1 + W i 2 + W i 3 ≈ 203,5 eV.
La première détermination du rayon atomique et de la constante d’Avogadro N A
(J. Loschmidt, 1865) est déduite du volume molaire du liquide et de l’expression de la
viscosité du gaz donnée par la théorie cinétique pour des sphères dures.
Les propriétés physiques et chimiques des atomes présentent une pseudo-périodicité
en Z ; les périodes successives se terminent chacune par un gaz rare, en Z = 2, 10, 18,
36, 54, 86 (figure 25.1).
25.4.2 Niveaux d’énergie atomiques et transitions entre niveaux
Définition
Le spectre d’émission ou d’absorption d’un matériau est la répartition en fréquences
ou longueurs d’onde du rayonnement électromagnétique pouvant être émis ou
absorbé par ce matériau. Le spectre peut être continu (toutes les fréquences ou
longueur d’onde existent) ou être discret (c’est-à-dire constitué d’un ensemble de
raies ayant chacune une fréquence et une longueur précises).
Le rayonnement du corps noir (§ 25.3.2) donne un exemple de spectre continu.
Après les premières mesures sur le spectre solaire (A.J. Angström, 1868), les nombreuses expériences consacrées à l’étude des spectres discrets des rayonnements lumineux émis lors de décharges électriques dans les gaz mettent plusieurs faits en évidence.
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