Qu'est-ce que l'énergie d'ionisation

La capacité d'un élément à céder ses électrons les plus externes pour former des ions positifs se manifeste par la quantité d'énergie fournie à ses atomes, suffisante pour en extraire les électrons. Cette énergie est connue sous le nom d'Énergie d'ionisation. En termes simples, l'Énergie d'ionisation est l'énergie fournie à un atome ou une molécule isolée pour éjecter son électron de valence le moins lié et former un ion positif. Son unité est électron-volt eV ou kJ/mol et est mesurée dans un tube de décharge électrique où un électron rapide entre en collision avec un élément gazeux pour en éjecter un de ses électrons. Plus l'Énergie d'ionisation (EI) est faible, meilleure est la capacité à former des cations.

Cela peut être expliqué par le modèle atomique de Bohr, qui considère un atome similaire à l'hydrogène où un électron tourne autour d'un noyau chargé positivement en raison de la force de répulsion coulombienne et l'électron ne peut avoir que des niveaux d'énergie fixes ou quantifiés. L'énergie d'un électron selon le modèle de Bohr est quantifiée et donnée comme suit :
Où Z est le numéro atomique et n est le nombre quantique principal, n étant un entier. Pour un atome d'hydrogène, l'Énergie d'ionisation est de 13,6 eV.

L'Énergie d'ionisation (eV) est l'énergie requise pour prendre l'électron de n = 1 (état fondamental ou état le plus stable) à l'infini. En prenant 0 (eV) comme référence à l'infini, l'Énergie d'ionisation peut être écrite comme suit :Le concept d'Énergie d'ionisation soutient la preuve du modèle atomique de Bohr que l'électron peut tourner autour du noyau dans des niveaux d'énergie fixes ou discrets représentés par le nombre quantique principal 'n'. Comme le premier électron s'éloigne de la proximité du noyau positif, alors plus d'énergie est nécessaire pour enlever le prochain électron moins lié car la force électrostatique d'attraction augmente, c'est-à-dire que la deuxième Énergie d'ionisation est supérieure à la première.

Par exemple, la première énergie d'ionisation du sodium (Na) est donnée comme suit :
Et sa deuxième Énergie d'ionisation est

Ainsi, EI2 > EI1 (eV). Cela est également vrai s'il y a K ionisations, alors EI1 < EI2 < EI3……….< EIk

Les métaux ont une faible Énergie d'ionisation. Une faible Énergie d'ionisation implique une meilleure conductivité de l'élément. Par exemple, la conductivité de l'argent (Ag, numéro atomique Z = 47) est de 6,30 × 107 s/m et son Énergie d'ionisation est de 7,575 eV et pour le cuivre (Cu, Z = 29) est de 5,76 × 107 s/m et son Énergie d'ionisation est de 7,726 eV. Dans les conducteurs, la faible Énergie d'ionisation permet aux électrons de se déplacer à travers le réseau chargé positivement, formant un nuage d'électrons.

Facteurs Affectant l'Énergie d'ionisation

Dans le tableau périodique, la tendance générale est que l'Énergie d'ionisation augmente de gauche à droite et diminue de haut en bas. Les facteurs affectant l'énergie d'ionisation peuvent donc être résumés comme suit :

• Taille de l'Atome : L'Énergie d'ionisation diminue avec la taille de l'atome car lorsque le rayon atomique augmente, la force de répulsion coulombienne entre le noyau et l'électron le plus externe diminue, et vice versa.

• Effet de Protection : La présence d'électrons internes protège ou affaiblit la force de répulsion coulombienne entre le noyau et les électrons de la couche de valence. Ainsi, l'énergie d'ionisation diminue. Le nombre d'électrons internes signifie plus de protection. Cependant, dans le cas de l'or, l'Énergie d'ionisation est supérieure à celle de l'argent, même si la taille de l'or est plus grande que celle de l'argent. Cela est dû à la faible protection offerte par les orbitales d et f internes dans le cas de l'or.

• Charge Nucléaire : Plus la charge nucléaire est élevée, plus il sera difficile d'ioniser l'atome en raison de la force d'attraction plus forte entre le noyau et les électrons.

• Configuration Électronique : Plus la configuration électronique de l'atome est stable, plus il sera difficile d'en retirer un électron, ce qui entraîne une Énergie d'ionisation plus élevée.

Source : Electrical4u

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