7 Graphique de l’énergie d’ionisation : explications détaillées

Cet article traite du graphique de l'énergie d'ionisation. L'ionisation, comme son nom l'indique, est liée aux ions ou aux électrons.

Nous avons besoin d’une certaine quantité d’énergie pour éliminer les électrons lâchement emballés d’un atome. Cette énergie est appelée énergie d’ionisation. Nous discuterons plus en détail de cette énergie dans cet article. Nous discuterons même de différents graphiques d’ionisation pour différents atomes.

• Graphique d'ionisation du phosphore
• Graphique d'ionisation du sodium
• Graphique d'ionisation de Magnésium
• Graphique d'ionisation de Bore
• Graphique d'ionisation de Carbone
• Graphique d'ionisation de Aluminium
• Graphique d'ionisation de Soufre

Qu'est-ce que l'énergie d'ionisation ?

Comme indiqué dans la section ci-dessus, la quantité d'énergie nécessaire pour éliminer l'électron le plus lâche d'un atome est appelée énergie d'ionisation de cet atome. Supposons que électron est situé à proximité du noyau.

La force d’attraction nucléaire est très élevée pour cet électron. Il faudra donc plus d’énergie pour soustraire cet électron à l’influence du noyau. Par conséquent, l’énergie d’ionisation nécessaire pour éliminer cet électron sera plus grande. En effet, la force attractive du noyau est très élevée et s’en rapprocher nécessiterait plus d’énergie pour sortir de son champ attractif. Nous en verrons plus sur les graphiques d’énergie d’ionisation de différents atomes dans les sections ci-dessous.

Qu'est-ce que le numéro atomique ?

La structure atomique comporte un certain nombre de protons et un certain nombre d’électrons. Cependant, le nombre d’électrons peut être modifié facilement. Le numéro atomique est donc considéré comme le nombre total de protons présents à l’intérieur de l’atome. C'est l'empreinte digitale de cet élément chimique. Il est représenté par la lettre Z.

Le numéro atomique est une quantité importante car il aide à identifier l’élément et il est également utilisé pour trouver le numéro de masse de l’atome. Le numéro atomique peut être considéré comme l’empreinte digitale de l’atome car chaque élément chimique possède un numéro atomique unique.

Qu'est-ce que le nombre de masse ?

Le nombre de masse ou le nombre de masse atomique peut être défini comme la somme du numéro atomique Z et du nombre de neutrons N. Le nombre de masse est désigné par la lettre A.

Le nombre de masse est presque égal à la masse atomique de l’élément. Bien que le nombre de masse soit différent pour les différents isotopes d'un élément. Nous discuterons des isotopes dans les sections ci-dessous de cet article.

Que sont les isotopes ?

Les isotopes contiennent le même nombre de protons, mais ils ont des masses différentes, ce qui indique qu'ils contiennent un nombre différent de neutrons.

Nous savons que le numéro atomique est unique pour un élément chimique. On peut donc dire que les isotopes appartiennent à la même famille d’éléments. Puisque le nombre de masse est différent, les masses atomiques de ces isotopes diffèrent les unes des autres. Il existe un autre terme appelé isomères qui ont le même nombre d’atomes mais dont les propriétés sont différentes.

Comparaison des énergies d'ionisation des atomes dans le tableau périodique

Les énergies d'ionisation des différents atomes du tableau périodique sont différentes. Ces tendances énergétiques sont données dans la section ci-dessous-

• La valeur de l’énergie d’ionisation augmente à mesure que l’on avance de gauche à droite dans le tableau périodique.
• La valeur de l’énergie d’ionisation diminue à mesure que l’on avance de haut en bas dans le tableau périodique.

Types d'énergie d'ionisation

Au fur et à mesure que l’électron est retiré de l’atome, l’énergie d’ionisation continue d’augmenter. Les différents types d'énergies d'ionisation en fonction du nombre d'électrons supprimés sont indiqués dans la section ci-dessous.

• 1^st énergie d'ionisation– L’énergie utilisée pour retirer le premier électron de l’atome.
• 2^nd énergie d'ionisation– Lorsqu’un électron est déjà retiré et qu’un autre électron doit l’être, alors l’énergie nécessaire pour retirer cet électron est appelée 2^nd énergie d'ionisation.
• 3^rd énergie d'ionisation– Lorsque l’atome manque déjà de deux électrons et qu’un troisième électron doit être supprimé. Ensuite, l’énergie nécessaire pour éliminer ce troisième électron est appelée troisième énergie d’ionisation.

Facteurs influençant l'énergie d'ionisation

L'énergie d'ionisation n'est pas une quantité indépendante. Sa valeur dépend de nombreux facteurs. Ces facteurs sont indiqués dans la section ci-dessous.

• Configuration des électrons - La plupart de l'énergie d'ionisation des électrons est déterminée par la configuration des électrons, car la configuration détermine principalement les caractéristiques de l'atome.
• Charge nucléaire– Nous connaissons bien l’effet de la charge nucléaire sur l’énergie d’ionisation de l’électron. Avec plus d'influence de la charge nucléaire sur les électrons, l'énergie d'ionisation requise pour éliminer l'électron sera plus grande et vice versa, c'est également vrai, c'est-à-dire que avec une moindre influence de la charge nucléaire sur les électrons, l'énergie d'ionisation requise pour extraire un électron sera moindre. de l'atome.
• Nombre de couches d'électrons – Le nombre de couches électroniques nous renseigne directement sur le rayon atomique. Plus le rayon de l'atome est grand, plus l'électron le plus externe du noyau sera éloigné. Par conséquent, il sera plus facile pour un électron résidant dans un atome comportant un plus grand nombre de couches d’être extrait. Si le nombre de coquilles est moindre, cela signifie que le rayon est petit et que l’électron est plus proche du noyau, cela implique qu’il faudra plus de force pour sortir l’électron de l’influence du noyau.
• Charge nucléaire efficace– S’il y a plus de tendance à la pénétration des électrons et que la valeur du blindage électronique est supérieure, l’effet net de la charge nucléaire sur l’électron sera moindre. Par conséquent, une énergie d’ionisation moindre sera nécessaire pour extraire l’électron de cet atome. De même, si la charge nucléaire effective nette est supérieure à la quantité d’énergie d’ionisation nécessaire pour retirer un électron de l’atome, elle sera également supérieure.
• Stabilité – Chaque atome trouve un moyen d’atteindre l’état le plus stable. Si l’atome est stable, il lui faudra une énergie d’ionisation très élevée pour extraire l’électron de l’atome. Cela se produit dans les gaz nobels, la suppression d'un électron rendra l'atome très instable. Par conséquent, l’atome tentera de résister au retrait de l’électron.

Premier graphique d'énergie d'ionisation

Le premier graphique d'ionisation est dessiné en utilisant les valeurs de la première énergie d'ionisation et les numéros atomiques de différents éléments chimiques. Ce graphique montre les tendances du tableau périodique de l'énergie de première ionisation.

Voici quelques points importants concernant la première énergie d'ionisation graphique-

• Il est important de noter que l’énergie de première ionisation augmente à mesure que l’on va de gauche à droite dans le tableau périodique et atteint son apogée au niveau des gaz rares. C'est parce que les électrons sont ajoutés dans la même couche. Le rayon atomique continue de diminuer, rendant les électrons sensibles à l'effet de la charge nucléaire.
• À mesure que nous descendons, la première valeur d'ionisation diminue légèrement par rapport à l'élément précédent placé juste au-dessus de l'élément actuel. Cela se produit parce qu’une couche électronique supplémentaire s’ajoute à mesure que nous descendons. Cela augmente le rayon atomique et diminue l'influence de la charge nucléaire sur les électrons.
• Là encore, il augmente avec l’augmentation du numéro atomique jusqu’à l’arrivée du prochain gaz rare. Les gaz rares ont l'énergie d'ionisation la plus élevée en raison de leur plus grande stabilité.

Générique de l'illustration: Double dièse, Premiers blocs d'énergie d'ionisation, CC BY-SA 4.0

Deuxième graphique d'énergie d'ionisation

Le deuxième graphique d'énergie d'ionisation est réalisé à l'aide des valeurs de la deuxième énergie d'ionisation et des numéros atomiques.

La tendance de la deuxième énergie d'ionisation est la même que celle de la première énergie d'ionisation, la seule différence étant que la valeur de la deuxième énergie d'ionisation est légèrement supérieure à celle de la première énergie d'ionisation. Les tendances sont les suivantes-

• La valeur de la deuxième énergie d’ionisation augmente à mesure que l’on va de gauche à droite dans le tableau périodique.
• La valeur atteint son maximum pour un gaz noble.
• À mesure que nous descendons, la valeur de la deuxième énergie d'ionisation diminue, puis à mesure que nous nous dirigeons vers la droite, elle commence à augmenter.

Troisième graphique d'énergie d'ionisation

Lorsque l’atome manque déjà de deux électrons et que nous devons extraire un troisième électron, nous pouvons alors utiliser l’énergie nécessaire pour éliminer cet électron, appelée troisième énergie d’ionisation. Le troisième graphique d'énergie d'ionisation est réalisé en utilisant les valeurs de la troisième énergie d'ionisation et du numéro atomique.

Les tendances suivies par la première et la deuxième énergie d'ionisation sont les mêmes que celles de la troisième énergie d'ionisation. La seule différence est que la troisième énergie d’ionisation est la plus élevée de toutes. Les tendances sont les suivantes-

• La troisième énergie d'ionisation augmentera si l'on va vers la droite dans le tableau périodique.
• La valeur de la troisième énergie d'ionisation diminue si l'on se déplace vers le bas du tableau périodique.
• La valeur de la troisième énergie de ionisation devient maximale pour les gaz nobel.

Graphique d'énergie d'ionisation du phosphore

Le numéro atomique du phosphore est 15. Cela signifie que le nombre total d'électrons dans son atome est de 15. Les valeurs des dix énergies d'ionisation du phosphore sont données ci-dessous :

• Première énergie d'ionisation - 1011.81
• 2^nd énergie d'ionisation - 1907
• Troisième énergie d'ionisation - 2914
• Quatrième énergie d'ionisation - 4963.6
• Cinquième énergie d'ionisation - 6273
• Sixième énergie d'ionisation - 21,267 XNUMX
• Septième énergie d'ionisation - 25,341 XNUMX
• Huitième énergie d'ionisation - 29,872 XNUMX
• Neuvième énergie d'ionisation - 35,905 XNUMX
• Dixième énergie d'ionisation - 40,950 XNUMX

Graphique d'énergie d'ionisation du sodium

Le numéro atomique du sodium est 11. Le sodium est représenté par Na. C'est l'un des éléments les plus volatils du tableau périodique. Les valeurs de dix énergies d'ionisation du sodium sont données ci-dessous.

• Première énergie d'ionisation - 496
• 2^nd énergie d'ionisation - 4562
• Troisième énergie d'ionisation - 6910
• Quatrième énergie d'ionisation - 9542
• Cinquième énergie d'ionisation - 13354
• Sixième énergie d'ionisation - 16613 XNUMX
• Septième énergie d'ionisation-20117
• Huitième énergie d'ionisation - 25496 XNUMX
• Neuvième énergie d'ionisation - 28392 XNUMX
• Dixième énergie d'ionisation - 141362 XNUMX

Graphique d'énergie d'ionisation du magnésium

Le numéro atomique du magnésium est 12. Les valeurs des dix premières énergies d'ionisation du magnésium sont données ci-dessous :

• Première énergie d'ionisation - 737
• 2^nd énergie d'ionisation - 1450
• Troisième énergie d'ionisation - 7732
• Quatrième énergie d'ionisation - 10542
• Cinquième énergie d'ionisation - 13630
• Sixième énergie d'ionisation - 18020 XNUMX
• Septième énergie d'ionisation - 21711 XNUMX
• Huitième énergie d'ionisation - 25661 XNUMX
• Neuvième énergie d'ionisation - 31653 XNUMX
• Dixième énergie d'ionisation - 35458 XNUMX

Graphique d'énergie d'ionisation du bore

Le numéro atomique du bore est 5. Il ne possède donc que cinq électrons pouvant être extraits de l’atome. Les cinq premières énergies d'ionisation du bore sont indiquées ci-dessous :

• Première énergie d'ionisation - 800
• Deuxième énergie d'ionisation - 2427
• Troisième énergie d'ionisation - 3659
• Quatrième énergie d'ionisation - 25025
• Cinquième énergie d'ionisation - 32826

Graphique d'énergie d'ionisation du carbone

Le numéro atomique du carbone est 6. Cela signifie qu’il ne contient que six électrons pouvant être retirés de l’atome. Les six premières énergies d’ionisation du carbone sont indiquées ci-dessous :

• Première énergie d'ionisation - 1086
• Deuxième énergie d'ionisation - 2352
• Troisième énergie d'ionisation - 4620
• Quatrième énergie d'ionisation - 6222
• Cinquième énergie d'ionisation - 37831
• Sixième énergie d'ionisation - 47277 XNUMX

Graphique de l'énergie d'ionisation de l'aluminium

Le numéro atomique de l’aluminium est 13. Il possède 13 électrons dans l’atome qui peuvent être retirés. Les dix premières énergies d’ionisation de l’aluminium sont indiquées ci-dessous :

• Première énergie d'ionisation - 577
• 2^nd énergie d'ionisation - 1816
• Troisième énergie d'ionisation - 2744
• Quatrième énergie d'ionisation - 11577
• Cinquième énergie d'ionisation - 14842
• Sixième énergie d'ionisation - 18379 XNUMX
• Septième énergie d'ionisation - 23326 XNUMX
• Huitième énergie d'ionisation - 27465 XNUMX
• Neuvième énergie d'ionisation - 31853 XNUMX
• Dixième énergie d'ionisation - 38473 XNUMX

Graphique d'énergie d'ionisation du soufre

Le numéro atomique du soufre est 16. Les dix premières énergies d'ionisation du soufre sont indiquées ci-dessous :

• Première énergie d'ionisation - 999
• 2^nd énergie d'ionisation - 2252
• Troisième énergie d'ionisation - 3357
• Quatrième énergie d'ionisation - 4556
• Cinquième énergie d'ionisation - 7004.3
• Sixième énergie d'ionisation - 8495 XNUMX
• Septième énergie d'ionisation - 27107 XNUMX
• Huitième énergie d'ionisation - 31709 XNUMX
• Neuvième énergie d'ionisation - 36621 XNUMX
• Dixième énergie d'ionisation - 43177 XNUMX

Graphique d'énergie d'ionisation successive

Les graphiques d'ionisation successifs d'un élément font référence au graphique tracé en utilisant différentes valeurs d'énergies d'ionisation (1^{St ,} 2^nd etc.).

La valeur de l’énergie d’ionisation successive augmente à mesure que l’électron suivant est toujours plus proche du noyau et qu’il faut donc plus d’énergie pour éliminer cet électron. À mesure que nous continuons à éliminer des électrons, l'énergie d'ionisation continue d'augmenter et l'influence du noyau devient de plus en plus forte.

Numéro atomique vs graphique d'énergie d'ionisation

Le graphique de l'énergie d'ionisation lui-même est un graphique tracé à l'aide des valeurs de l'énergie d'ionisation et du nombre atomique des éléments.

Les numéros atomiques sont écrits sur l’axe horizontal qui est l’axe X. L'énergie d'ionisation est inscrite sur l'axe vertical qui est l'axe Y. À mesure que nous nous dirigeons vers la droite dans le tableau périodique, nous avons besoin d'une énergie d'ionisation plus élevée pour éliminer l'électron de l'atome, d'où l'énergie d'ionisation augmente à mesure que nous nous dirigeons vers la droite. Elle atteint une valeur maximale pour les gaz rares et la valeur diminue à mesure que l'on descend dans le tableau périodique.