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Énergies d’ionisation et spectres photoélectroniques

ChimieStructure de l'atome et tableau périodique15–16 ans

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Un graphique en échelle logarithmique des énergies d’ionisation successives de n’importe quel élément de H à Ca montre le grand saut quand un électron est arraché à une couche interne : vous en déduisez le nombre d’électrons de valence et le groupe. L’écran Première ionisation montre l’évolution le long des périodes 2 et 3 (avec les baisses en B, Al et O, S expliquées par des cases quantiques) et dans un groupe ; l’écran Spectre photoélectronique trace un pic par sous-couche, de hauteur proportionnelle à ses électrons ; l’écran Spectre de l’hydrogène trouve l’énergie d’ionisation à partir de la limite de convergence de la série de Lyman.

Leçon : Énergies d’ionisation, configuration électronique, spectroscopie photoélectronique et spectre d’émission de l’hydrogène

Ce qu’elle montre

Les énergies d’ionisation successives augmentent toujours, mais elles font un grand saut quand l’électron suivant provient d’une couche plus proche du noyau : c’est une preuve de l’existence des couches. Le long d’une période, la première énergie d’ionisation augmente avec la charge du noyau, avec des baisses là où commence une sous-couche p et là où les électrons p s’apparient ; dans un groupe, elle diminue car l’électron externe est plus éloigné et plus écranté. Un spectre photoélectronique montre un pic par sous-couche. La limite de convergence de l’hydrogène donne EI = hν∞. Données : NIST.

Mode d’emploi

Choisissez un écran. Sur Ionisation successive, déplacez le curseur Élément ou utilisez ◀ ▶, décochez Échelle logarithmique pour comparer et touchez une barre. Sur Première ionisation, choisissez une période ou un groupe dans Afficher et touchez un point. Sur Spectre photoélectronique, touchez un pic ou cliquez sur Spectre mystère, puis changez l’élément jusqu’à ce que les spectres coïncident. Sur Spectre de l’hydrogène, modifiez Raies mesurées et lisez le tableau.

Paramètres modifiables

  • Écran Énergies d’ionisation successives, Première énergie d’ionisation dans les périodes et les groupes, Spectre photoélectronique (PES), Spectre de l’hydrogène et limite de convergence
  • Numéro atomique Z (1 = H … 20 = Ca) 1–20
  • Échelle logarithmique pour l’énergie d’ionisation
  • Vue de la première énergie d’ionisation Tous les éléments Z = 1–56, Période 2, Période 3, Groupe 1, Groupe 2, Groupe 17, Groupe 18
  • Nombre de raies de Lyman mesurées 3–10

Questions à explorer

  1. Pourquoi le saut entre la première et la deuxième énergie d’ionisation du sodium est-il si grand ?
  2. Pourquoi la première énergie d’ionisation de l’oxygène est-elle plus faible que celle de l’azote ?
  3. En quoi le spectre photoélectronique du magnésium diffère-t-il de celui du sodium ?

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