La énergie d'ionisation fait référence à la quantité minimale d'énergie, normalement exprimée en unités de kilojoules par mole (kJ / mol), nécessaire pour produire le détachement d'un électron situé dans un atome en phase gazeuse qui est dans son état fondamental.
L'état gazeux fait référence à l'état dans lequel il est exempt de l'influence que d'autres atomes peuvent exercer sur eux-mêmes, ainsi que toute interaction intermoléculaire est exclue. L'amplitude de l'énergie d'ionisation est un paramètre pour décrire la force avec laquelle un électron se lie à l'atome dont il fait partie..
En d'autres termes, plus la quantité d'énergie d'ionisation requise est importante, plus il sera compliqué de détacher l'électron en question..
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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 coque la plus externe de l'atome dans son état fondamental et avec une charge neutre; c'est-à-dire l'énergie d'ionisation.
Il est à noter que lorsqu'on parle de potentiel d'ionisation, on utilise un terme tombé en désuétude. En effet, auparavant, la détermination de cette propriété était basée sur l'utilisation d'un potentiel électrostatique pour l'échantillon d'intérêt..
En utilisant ce potentiel électrostatique, deux choses se sont produites: l'ionisation de l'espèce chimique et l'accélération du processus de délestage de l'électron à 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».
De même, on sait que les propriétés chimiques des atomes sont déterminées par la configuration des électrons présents au niveau d'énergie le plus externe dans ces atomes. Ainsi, l'énergie d'ionisation de ces espèces est directement liée à la stabilité de leurs électrons de valence.
Comme mentionné précédemment, les méthodes de détermination de l'énergie d'ionisation sont principalement données 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, il existe également la spectroscopie photoélectronique, dans laquelle les énergies avec lesquelles les électrons sont liés aux atomes sont mesurées..
En ce sens, la spectroscopie photoélectronique ultraviolette - également 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 rayonnement ultraviolet..
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..
La spectroscopie photoélectronique aux rayons X et le rayonnement ultraviolet extrême sont également connus, qui utilisent le même principe décrit précédemment avec des différences dans le type de rayonnement qui frappe l'échantillon, la vitesse à laquelle les électrons sont expulsés et la résolution obtenue..
Dans le cas des atomes qui ont plus d'un électron à leur niveau le plus extérieur - c'est-à-dire les atomes dits polyélectroniques - la valeur de l'énergie nécessaire pour éliminer le premier électron de l'atome qui est dans son état fondamental est donnée par le équation suivante:
Énergie + A (g) → A+(g) + e-
"A" symbolise un atome de n'importe quel élément et l'électron détaché est représenté par "e-». On obtient ainsi la première énergie d'ionisation, appelée «I1".
Comme on peut le voir, une réaction endothermique est en cours, car de l'énergie est fournie à l'atome 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 numéro 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 amplitudes élevées dans leurs énergies d'ionisation, tandis que les éléments appartenant aux métaux alcalins et alcalino-terreux ont de faibles valeurs de cette énergie..
De la même manière, lorsqu'un deuxième électron est retiré du même atome, la deuxième énergie d'ionisation est obtenue, symbolisée par «Ideux".
Énergie + A+(g) → Adeux+(g) + e-
Le même schéma est suivi pour les autres énergies d'ionisation lors du démarrage des électrons suivants, sachant que, suivi du détachement de l'électron d'un atome dans son état fondamental, l'effet répulsif existant entre les électrons restants diminue..
Comme la propriété appelée «charge nucléaire» reste constante, une plus grande quantité d'énergie est nécessaire pour arracher un autre électron de l'espèce ionique qui a la charge positive. Ainsi, les énergies d'ionisation augmentent, comme on le voit ci-dessous:
je1 < Ideux < I3 <… < In
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'orbitale occupée, etc.) et la charge nucléaire effective de l'électron à émettre..
En raison de ce phénomène, la plupart des molécules de nature organique ont des valeurs d'énergie d'ionisation élevées..
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