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3 • Atome et structure électronique – Classification Périodique
1 re ionisation
2 e ionisation 3 e ionisation 4 e ionisation
A
6,11
11,9
50,9
67,1
B
7,90
15,9
34,2
45,7
C
6,00
20,5
30,7
64,2
D
4,34
31,6
45,7
60,9
Solution
Les quatre éléments sont dans la même période, et leurs numéros atomiques les classent dans
l’ordre K, Ca, Ge, Ga. L’énergie de la première ionisation augmente de gauche à droite dans une
période (avec cependant quelques irrégularités dans cette progression) et ceci permet déjà
d’ébaucher un classement, avec un doute possible pour les deux valeurs proches 6,00 et 6,11.
Dans trois des séries horizontales de valeurs on observe un saut important des énergies d’ionisation, soit pour la deuxième ionisation (D), soit pour la troisième (A), soit pour la quatrième (C) ;
pour B la progression est plus régulière. Ces sauts importants peuvent être mis en relation avec
le nombre d’électrons externes de l’atome, puisqu’ils correspondent à l’arrachement d’un électron de l’avant-dernière couche, après épuisement des électrons externes [Ex. 3.22].
En fonction de l’énergie de première ionisation, on peut être certain que D est le potassium, et la
valeur élevée de l’énergie de deuxième ionisation le confirme (même cas que Na, exercice précédent). Les mêmes critères permettent d’identifier A à Ca (deux électrons externes 4s 2 , la troisième ionisation enlève un électron de la couche M), B à Ge (quatre électrons externes 4s 2 4p 2 ,
les quatre premières ionisations concernent la couche externe) et C à Ga (trois électrons externes
4s 2 4p 1 , d’où une énergie de quatrième ionisation très élevée).
Exercice 3.24 Rayon atomique
Dans chacune des quatre séries suivantes, classez les éléments dans l’ordre
croissant du rayon de leurs atomes.
a) Cs, F, K, N, Li
c) Al, In, F, O, Si, S
b) Ba, Cl, I, Sn, Sr
d) Al, Ca, Fr, Mg, Rb, S
Le rayon atomique varie de façon régulière dans une période (sauf à l’intérieur d’une série d
d’éléments de transition), ou dans une colonne du tableau périodique. Par contre, il n’est pas aisé
de comparer les rayons d’atomes situés sur une oblique. Essayez donc de relier les éléments
proposés dans chaque série par un « parcours » formé uniquement de verticales et d’horizontales. Exemple : pour la série a), Cs, K, Li (colonne 1), puis Li, N, F (ligne 2).
Solution a) F Ͻ N Ͻ Li Ͻ K Ͻ Cs - b) Cl Ͻ I Ͻ Sn Ͻ Sr Ͻ Ba - c) F Ͻ O Ͻ S Ͻ Si Ͻ Al Ͻ
In - d) S Ͻ Al Ͻ Mg Ͻ Ca Ͻ Rb Ͻ Fr.
Exercice 3.25 Caractères des éléments
Associez les éléments de la liste 1 à 10 avec les définitions de la liste A à N
(un élément peut recevoir plusieurs de ces définitions et une définition peut
convenir à plusieurs éléments).
1 Soufre
4 Azote
7 Chlore
10 Vanadium
2 Krypton
5 Césium
8 Zinc
3 Fer
6 Germanium
9 Silicium
3 • Atome et structure électronique – Classification Périodique
1 re ionisation
2 e ionisation 3 e ionisation 4 e ionisation
A
6,11
11,9
50,9
67,1
B
7,90
15,9
34,2
45,7
C
6,00
20,5
30,7
64,2
D
4,34
31,6
45,7
60,9
Solution
Les quatre éléments sont dans la même période, et leurs numéros atomiques les classent dans
l’ordre K, Ca, Ge, Ga. L’énergie de la première ionisation augmente de gauche à droite dans une
période (avec cependant quelques irrégularités dans cette progression) et ceci permet déjà
d’ébaucher un classement, avec un doute possible pour les deux valeurs proches 6,00 et 6,11.
Dans trois des séries horizontales de valeurs on observe un saut important des énergies d’ionisation, soit pour la deuxième ionisation (D), soit pour la troisième (A), soit pour la quatrième (C) ;
pour B la progression est plus régulière. Ces sauts importants peuvent être mis en relation avec
le nombre d’électrons externes de l’atome, puisqu’ils correspondent à l’arrachement d’un électron de l’avant-dernière couche, après épuisement des électrons externes [Ex. 3.22].
En fonction de l’énergie de première ionisation, on peut être certain que D est le potassium, et la
valeur élevée de l’énergie de deuxième ionisation le confirme (même cas que Na, exercice précédent). Les mêmes critères permettent d’identifier A à Ca (deux électrons externes 4s 2 , la troisième ionisation enlève un électron de la couche M), B à Ge (quatre électrons externes 4s 2 4p 2 ,
les quatre premières ionisations concernent la couche externe) et C à Ga (trois électrons externes
4s 2 4p 1 , d’où une énergie de quatrième ionisation très élevée).
Exercice 3.24 Rayon atomique
Dans chacune des quatre séries suivantes, classez les éléments dans l’ordre
croissant du rayon de leurs atomes.
a) Cs, F, K, N, Li
c) Al, In, F, O, Si, S
b) Ba, Cl, I, Sn, Sr
d) Al, Ca, Fr, Mg, Rb, S
Le rayon atomique varie de façon régulière dans une période (sauf à l’intérieur d’une série d
d’éléments de transition), ou dans une colonne du tableau périodique. Par contre, il n’est pas aisé
de comparer les rayons d’atomes situés sur une oblique. Essayez donc de relier les éléments
proposés dans chaque série par un « parcours » formé uniquement de verticales et d’horizontales. Exemple : pour la série a), Cs, K, Li (colonne 1), puis Li, N, F (ligne 2).
Solution a) F Ͻ N Ͻ Li Ͻ K Ͻ Cs - b) Cl Ͻ I Ͻ Sn Ͻ Sr Ͻ Ba - c) F Ͻ O Ͻ S Ͻ Si Ͻ Al Ͻ
In - d) S Ͻ Al Ͻ Mg Ͻ Ca Ͻ Rb Ͻ Fr.
Exercice 3.25 Caractères des éléments
Associez les éléments de la liste 1 à 10 avec les définitions de la liste A à N
(un élément peut recevoir plusieurs de ces définitions et une définition peut
convenir à plusieurs éléments).
1 Soufre
4 Azote
7 Chlore
10 Vanadium
2 Krypton
5 Césium
8 Zinc
3 Fer
6 Germanium
9 Silicium