Énergie potentielle d'ionisation, méthodes pour sa détermination

Le énergie d'ionisation il fait référence à la quantité minimale d'énergie, normalement exprimée en kilojoules par mole (kJ / mol), nécessaire pour obtenir le détachement d'un électron situé dans un atome gazeux qui est dans son état fondamental.

L'état gazeux se réfère à l'état dans lequel il est libre de l'influence que d'autres atomes peuvent exercer sur eux-mêmes, de même que toute interaction intermoléculaire est rejetée. L'ampleur de l'énergie d'ionisation est un paramètre permettant de décrire la force avec laquelle un électron est lié à l'atome dont il fait partie.

En d'autres termes, plus la quantité d'énergie d'ionisation requise est grande, plus le détachement de l'électron en question sera compliqué.

Index

• 1 potentiel d'ionisation
• 2 méthodes pour déterminer l'énergie d'ionisation
• 3 Première énergie d'ionisation
• 4 seconde énergie d'ionisation
• 5 références

Potentiel d'ionisation

Le potentiel d'ionisation d'un atome ou d'une molécule est défini comme la quantité minimale d'énergie qui doit être appliquée pour provoquer le détachement d'un électron de la couche la plus externe de l'atome dans son état fondamental et avec une charge neutre; c'est-à-dire l'énergie d'ionisation.

Il convient de noter que lorsque l'on parle de potentiel d'ionisation, un terme tombé en désuétude est utilisé. En effet, auparavant, la détermination de cette propriété était basée sur l'utilisation d'un potentiel électrostatique pour l'échantillon concerné.

En utilisant ce potentiel électrostatique, deux choses se sont produites: l'ionisation des espèces chimiques et l'accélération du processus de détachement de l'électron que l'on souhaitait éliminer.

Ainsi, lorsque l'on commence à utiliser des techniques spectroscopiques pour sa détermination, le terme "potentiel d'ionisation" a été remplacé par "énergie d'ionisation".

On sait également que les propriétés chimiques des atomes sont déterminées par la configuration des électrons présents dans le niveau d'énergie le plus externe de ces atomes. Ensuite, l'énergie d'ionisation de ces espèces est directement liée à la stabilité de leurs électrons de valence.

Méthodes pour déterminer l'énergie d'ionisation

Comme mentionné précédemment, les méthodes pour déterminer l'énergie d'ionisation sont principalement obtenues par des processus de photoémission, qui reposent sur la détermination de l'énergie émise par les électrons suite à l'application de l'effet photoélectrique.

Bien que l'on puisse dire que la spectroscopie atomique est la méthode la plus immédiate pour déterminer l'énergie d'ionisation d'un échantillon, nous disposons également d'une spectroscopie photoélectronique dans laquelle sont mesurées les énergies avec lesquelles les électrons sont liés aux atomes.

En ce sens, la spectroscopie photoélectronique ultraviolette (aussi connue sous le nom d'UPS pour son acronyme en anglais) est une technique qui utilise l'excitation d'atomes ou de molécules par l'application de rayons ultraviolets.

Ceci est fait afin d'analyser les transitions énergétiques des électrons les plus externes dans les espèces chimiques étudiées et les caractéristiques des liaisons qu'ils forment.

On connaît également la spectroscopie photoélectronique de rayons X et le rayonnement ultraviolet extrême, qui utilisent le même principe que celui décrit ci-dessus, avec des différences dans le type de rayonnement qui frappe l'échantillon, la vitesse à laquelle les électrons sont expulsés et la résolution. obtenu.

Première énergie d'ionisation

Dans le cas d'atomes ayant plus d'un électron à leur niveau le plus externe, c'est-à-dire les atomes dits polyélectroniques, la valeur de l'énergie nécessaire pour démarrer le premier électron de l'atome qui est dans son état fondamental est donnée par le équation suivante:

Energie + A (g) → A⁺(g) + e^-

"A" symbolise un atome de n'importe quel élément et l'électron détaché est représenté par "e"^-" Il en résulte la première énergie d’ionisation, appelée "I₁”.

Comme vous pouvez le constater, une réaction endothermique se produit, puisque l’atome fournit de l’énergie pour obtenir un électron ajouté au cation de cet élément.

De même, la valeur de la première énergie d'ionisation des éléments présents dans la même période augmente proportionnellement à l'augmentation de leur nombre atomique.

Cela signifie qu'il diminue de droite à gauche dans une période et de haut en bas dans le même groupe du tableau périodique.

En ce sens, les gaz nobles ont des énergies d’ionisation élevées, alors que les éléments appartenant aux métaux alcalins et alcalino-terreux ont de faibles valeurs de cette énergie.

Deuxième énergie d'ionisation

De même, en déchirant un second électron du même atome, on obtient la deuxième énergie d’ionisation, symbolisée par "I₂”.

Energie + A⁺(g) → A²⁺(g) + e^-

Le même schéma est suivi pour les autres énergies d'ionisation lors du démarrage des électrons suivants, sachant que, suite au détachement de l'électron d'un atome dans son état fondamental, l'effet répulsif entre les électrons restants diminue.

Comme la propriété appelée "charge nucléaire" reste constante, une plus grande quantité d'énergie est nécessaire pour démarrer un autre électron de l'espèce ionique qui a la charge positive. Ainsi, les énergies d'ionisation augmentent, comme indiqué ci-dessous:

Je₁ <I₂ <I₃ <... <I_n

Enfin, outre l’effet de la charge nucléaire, les énergies d’ionisation sont affectées par la configuration électronique (nombre d’électrons dans la coquille de valence, type d’orbite occupée, etc.) et la charge nucléaire effective de l’électron à détacher.

En raison de ce phénomène, la plupart des molécules organiques ont des valeurs élevées d’ionisation.

Références

1. Chang, R. (2007). Chimie, neuvième édition. Mexique: McGraw-Hill.
2. Wikipedia. (s.f.) Énergie d'ionisation. Récupéré de en.wikipedia.org
3. Hyperphysique (s.f.) Energies d'ionisation. Récupéré de hyperphysics.phy-astr.gsu.edu
4. Field, F. H. et Franklin, J. L. (2013). Phénomènes à impact d'électrons: et propriétés des ions gazeux. Récupéré de books.google.co.ve
5. Carey, F. A. (2012). Chimie organique avancée: Partie A: Structure et mécanismes. Récupéré de books.google.co.ve