L'énergie d'ionisation d'un atome
L'énergie d'ionisation est la caractéristique principale de l'atome. Il détermine la nature et la force des liaisons chimiques qui peuvent former un atome. Les propriétés réductrices d'une substance (simple) dépendent également de cette caractéristique.
Le terme "énergie d'ionisation" remplace parfoisle terme "premier potentiel d'ionisation" (I1), signifiant par là la plus petite énergie nécessaire pour qu'un électron s'éloigne d'un atome libre lorsqu'il est dans un état d'énergie appelé le plus bas.
En particulier, pour un atome d'hydrogène, cela s'appellel'énergie nécessaire pour détacher un électron d'un proton. Pour les atomes avec plusieurs électrons, il y a le concept de la deuxième, troisième, etc. potentiels d'ionisation.
L'énergie d'ionisation d'un atome d'hydrogène est une somme, dont une composante est l'énergie d'un électron, et l'autre est l'énergie potentielle du système.
En chimie, l'énergie de l'atome d'hydrogène est désignée par le symbole "Ea", et la somme de l'énergie potentielle du système et de l'énergie de l'électron peut être exprimée par la formule: Ea = E + T = -Z.e / 2.R.
On peut voir à partir de cette expression que la stabilitéLe système est directement lié à la charge du noyau et à la distance qui le sépare de l'électron. Plus cette distance est petite, plus la charge du noyau est forte, plus ils sont attirés, plus le système est stable et stable, plus il faut dépenser d'énergie pour rompre cette connexion.
Évidemment, en termes de quantité d'énergie dépensée pour briser la connexion, on peut comparer la stabilité des systèmes: plus on a d'énergie, plus le système est stable.
L'énergie d'ionisation d'un atome est (une force quinécessaire pour la destruction des liaisons dans un atome d'hydrogène) a été calculé expérimentalement. Aujourd'hui sa valeur est connue exactement: 13,6 eV (électron-volts). Plus tard, les scientifiques, également à l'aide d'une série d'expériences, ont pu calculer l'énergie nécessaire pour détruire la liaison atome-électron dans des systèmes constitués d'un seul électron et d'un noyau dont la charge est deux fois celle d'un atome d'hydrogène. Il a été établi expérimentalement que dans ce cas 54,4 eV sont nécessaires.
Les lois connues de l'électrostatique disent quel'énergie d'ionisation nécessaire pour rompre la connexion entre les charges opposées (Z et e), à condition qu'elles soient situées à une distance R, est fixée (déterminée) par l'équation suivante: T = Z.e / R.
Une telle énergie est proportionnelle à l'ampleur des charges et,en conséquence, est inversement liée à la distance. Ceci est tout à fait naturel: plus les charges sont fortes, plus les forces qui les relient sont fortes, plus l'effort est important pour briser le lien qui les unit. Il en va de même pour la distance: plus elle est petite, plus l'énergie d'ionisation est forte, plus il faudra utiliser de fourches pour briser la connexion.
Ce raisonnement explique pourquoi le système des atomes avec une forte charge nucléaire est plus stable et nécessite plus d'énergie pour détacher l'électron.
A la fois il y a une question: « Si la charge du noyau est seulement deux fois plus forte, pourquoi l'énergie d'ionisation nécessaire pour éliminer un électron, ne soit pas augmentée en deux et quatre fois? Pourquoi est-il égal à la charge deux fois, de prendre la place (54,4 / 13,6 = 4)? ».
Cette contradiction est expliquée tout simplement. Si les charges Z et e dans le système sont relativement dans un état mutuel d'immobilité, alors l'énergie (T) est proportionnelle à la charge Z, et elles augmentent proportionnellement.
Mais dans un système où l'électron de charge e fait tourner le noyau avec la charge Z, et Z s'amplifie, le rayon de rotation R décroît proportionnellement: l'électron est attiré par le noyau avec plus de force.
La conclusion est évidente. L'énergie d'ionisation est sollicitée par la charge du noyau, la distance (en rayon) du noyau au point le plus élevé de la densité de charge de l'électron externe; la force répulsive entre les électrons extérieurs et la mesure du pouvoir de pénétration de l'électron.
