L'énergie d'ionisation est un concept important en chimie et en physique, mais il est difficile à comprendre. La signification touche à certains détails de la structure des atomes et en particulier à la manière dont les électrons sont liés au noyau central dans différents éléments. En bref, l'énergie d'ionisation mesure la quantité d'énergie nécessaire pour extraire un électron de l'atome et le transformer en un ion, qui est un atome avec une charge nette.

TL; DR (Trop long; Read)

L'énergie d'ionisation mesure la quantité d'énergie nécessaire pour retirer un électron de son orbite autour d'un atome. L'énergie nécessaire pour éliminer l'électron le plus faiblement lié est la première énergie d'ionisation. L'énergie nécessaire pour éliminer l'électron le plus faiblement lié est la deuxième énergie d'ionisation, etc.

En général, l'énergie d'ionisation augmente lorsque vous vous déplacez de gauche à droite ou de bas en haut dans le tableau périodique. Cependant, les énergies spécifiques peuvent différer, donc vous devriez rechercher l'énergie d'ionisation pour un élément spécifique.

Qu'est-ce que l'énergie d'ionisation?

Les électrons occupent des "orbitales" spécifiques autour du noyau central dans n'importe quel atome . Vous pouvez penser à ces orbites d'une manière similaire à la façon dont les planètes tournent autour du soleil. Dans un atome, les électrons chargés négativement sont attirés par les protons chargés positivement. Cette attraction maintient l'atome ensemble.

Quelque chose doit surmonter l'énergie d'attraction pour retirer un électron de son orbite. L'énergie d'ionisation est le terme de la quantité d'énergie nécessaire pour retirer complètement l'électron de l'atome et son attraction pour les protons dans le noyau. Techniquement, il existe de nombreuses énergies d'ionisation différentes pour des éléments plus lourds que l'hydrogène. L'énergie nécessaire pour éliminer l'électron le plus faiblement attiré est la première énergie d'ionisation. L'énergie nécessaire pour éliminer l'électron le plus faiblement attiré est la seconde énergie d'ionisation et ainsi de suite. Les énergies d'ionisation sont soit mesurées en kJ /mol (kilojoules par mole) ou en eV (électron-volts), anciennement préféré en chimie, et ce dernier préféré en traitant des atomes isolés en physique.

Facteurs affectant l'énergie d'ionisation

L'énergie d'ionisation dépend de plusieurs facteurs différents. En général, lorsqu'il y a plus de protons dans le noyau, l'énergie d'ionisation augmente. Cela est logique car avec plus de protons attirant les électrons, l'énergie nécessaire pour surmonter l'attraction devient plus grande. L'autre facteur est de savoir si l'enveloppe avec les électrons les plus externes est entièrement occupée par les électrons. Une coquille complète - par exemple, la coquille qui contient les deux électrons dans l'hélium - est plus difficile à enlever des électrons d'une coquille partiellement remplie parce que la mise en page est plus stable. S'il y a une coquille complète avec un électron dans une coquille externe, les électrons dans la coquille complète "protègent" l'électron dans la coquille extérieure d'une partie de la force d'attraction du noyau, et donc l'électron dans l'enveloppe externe prend moins d'énergie à supprimer.

L'énergie d'ionisation et la table périodique

La table périodique organise les éléments en augmentant le nombre atomique, et sa structure a un lien étroit avec les coques et les orbitales occupées par les électrons. Ceci fournit un moyen facile de prédire quels éléments ont des énergies d'ionisation plus élevées que les autres éléments. En général, l'énergie d'ionisation augmente lorsque vous vous déplacez de gauche à droite dans le tableau périodique, car le nombre de protons dans le noyau augmente. L'énergie d'ionisation augmente également lorsque vous passez du bas à la rangée supérieure de la table, car les éléments des rangées inférieures ont plus d'électrons protégeant les électrons extérieurs de la charge centrale dans le noyau. Il y a cependant quelques dérogations à cette règle, donc la meilleure façon de trouver l'énergie d'ionisation d'un atome est de le rechercher dans un tableau.

Les produits finis de l'ionisation: ions

Un ion est un atome qui a une charge nette parce que l'équilibre entre le nombre de protons et d'électrons a été rompu. Lorsqu'un élément est ionisé, le nombre d'électrons diminue, de sorte qu'il reste un excès de protons et une charge positive nette. Les ions chargés positivement sont appelés cations. Le sel de table (chlorure de sodium) est un composé ionique qui comprend la version cation de l'atome de sodium, dont un électron a été éliminé par un processus qui communique l'énergie d'ionisation. Bien qu'ils ne soient pas créés par le même type d'ionisation parce qu'ils gagnent un électron supplémentaire, les ions chargés négativement sont appelés des anions.