Home

MPSI/PCSI

Physique-Chimie

Chimie

Atomes et classification périodique

L'oxygène et l'azote ont les configurations électroniques suivantes : 1s² 2s² 3p4 et 1s² 2s² 3p3 respectivement. Les énergies de première et de seconde ionisation sont spécifiques à chaque élément. La première ionisation consiste à arracher le premier électron d'un atome, tandis que la deuxième ionisation consiste à arracher le deuxième électron. Contrairement à ce que l'on pourrait penser, la deuxième ionisation ne se fait pas en une seule fois, mais par étapes. Les atomes de lithium, de bore et d'oxygène présentent des singularités dans leurs énergies d'ionisation. Par exemple, le lithium atteint une grande stabilité avec sa configuration électronique de Li+, ce qui rend l'arrachement du deuxième électron difficile et donc rend Li2+ moins stable. De manière similaire, le bore et l'oxygène ont des énergies d'ionisation spécifiques en raison de leurs configurations électroniques. Ces exemples illustrent que la stabilité des ions dépend de leurs configurations électroniques.

Salut à tous, c'est Layla pour Studio. Aujourd'hui, on va s'intéresser à l'oxygène. Alors, c'est un petit exercice autour de la configuration électronique de l'oxygène ici, et on va travailler ensuite sur les énergies de ionisation. Alors, ce n'est pas spécialement ce que vous retenez en premier lieu de ce chapitre, mais c'est également super important parce que ça tombe souvent au concours. On va vous parler de ces énergies de ionisation, notamment pour savoir quels ions sont plus ou moins stables par rapport aux autres. Donc, on commence par nous demander la structure électronique de l'oxygène et de l'azote. Pour l'oxygène, c'est 1s² 2s² 3p4, et pour l'azote, c'est 1s² 2s² 3p3. Si vous n'êtes pas au point sur les configurations électroniques, je vous invite à regarder les vidéos les plus simples qui concernent la règle de Tchaïkovski et le principe de Pauli. On nous donne ensuite les énergies de première et de ionisation de la deuxième période. Pour rappel, la deuxième période, dans le jargon de la classification périodique, c'est la deuxième ligne du tableau. Et on commence par nous demander c'est quoi l'énergie de ionisation d'un atome. Alors, l'énergie de première ionisation, en général, vous savez, c'est celle qui consiste à arracher le premier électron. Et donc, on forme la réaction M, pour notre atome, qui donne M++E-. L'énergie de deuxième ionisation, en général, vous ne savez pas trop, vous avez un peu de mal, parce qu'on les manipule moins. Elle consiste à arracher le deuxième électron, sachant que le premier est déjà parti. Ça, c'est super important, parce qu'en général, vous pensez que, non, la deuxième ionisation, c'est j'arrache les deux premiers d'un coup. C'est pas du tout ça. Ça se fait par étapes, si vous voulez. Et donc, c'est la réaction M+, donne M++E-. Ensuite, on nous dit que les atomes de lithium, de boré, d'oxygène, présentent des singularités pour ces énergies-là. Et on nous demande une interprétation. Alors, pour ça, je vais vous montrer tout simplement le graphique correspondant. Donc ici, en ligne pleine, on a l'énergie de première ionisation. Et en ligne pointillée, on a l'énergie de seconde ionisation. Alors, on voit ici le lithium et le Na qui font des pics. On va se poser un peu cette question, notamment pour le lithium. Alors, on commence pour le lithium. Pour faire simple, l'énergie de seconde ionisation, vous voyez, c'est l'énergie qu'il faut pour arracher le deuxième électron à L+. Donc, pour former Li2+. En général, c'est des questions de stabilité. Et la stabilité, d'où elle vient ? Elle vient toujours des configurations électroniques. Donc, il faut revenir à ces configurations-là. Li+, il a la structure de l'hélium. Il est en 1s², 2s², 2p6. Et donc, il n'a pas du tout envie d'ationiser. Vous voyez, Li+, il a atteint, si je dis, son but dans sa vie. Le graal pour tous les éléments de la classification, c'est d'avoir la structure d'un gaz rare. Ici, il a son gaz rare. Donc, il n'a pas besoin d'être ionisé. Et donc, comment il le signifie ? Eh bien, il faut une énergie extrêmement grande pour lui arracher le deuxième électron. Je vous rappelle que plus l'énergie est grande, plus Li2 à former est difficile, et donc, moins il est stable. C'est la même chose qui se passe pour Na+, même si je ne suis pas sûre que... Le Na+, ce n'était pas demandé ici, mais je vous le mets quand même, puisque je vous ai mis toute l'augmentation ici. C'est exactement la même chose. Alors, si on regarde pour le Bohr, alors, moi, je suis d'abord partie de C+, parce que c'est le voisin, en fait, les irrégularités. Il y a deux manières de le voir. Si on regarde le voisin, enfin, c'est relatif, si j'ose dire. Donc, C+, sa configuration électronique, elle est en 1s de 2s de 2p1. Et donc, si jamais il perd un électron de la couche P, C+, il a ses sous-couches qui sont entièrement saturées. Les sous-couches saturées, ce n'est pas aussi stable qu'avoir la structure électronique d'un gaz rare, mais c'est quand même un petit début. Donc, C+, il aimerait bien faire ça. Et donc, c'est pour ça qu'il a une énergie relativement basse de ionisation. Il nous dit que c'est facile de l'ioniser. Par comparaison à B+, B+, lui, il a une énergie d'ionisation plus grande. Et pourquoi ? Parce qu'en fait, B+, il a réussi justement à saturer ses sous-couches. B+, il est en 1s de 2s de 2p0. Donc, il a réussi à avoir une sous-couche S saturée. Enfin, il a toutes ses sous-couches qui sont saturées. Et donc, si jamais je l'ionise encore une fois, il va perdre un électron de la couche S, donc il va perdre cette petite stabilisation particulière. Et c'est ça qui explique, en fait, la différence d'énergie d'ionisation entre B+, et C+. Il faut une plus grande énergie pour B+, que pour C+, parce que C+, il a très envie d'atteindre ses sous-couches saturées, alors que B+, il n'en a pas du tout envie, plus que lui, il est déjà saturé. Et ensuite, pour l'oxygène, c'est à peu près la même idée. Au plus, il est en 1s de 2s de 2p3. Alors, c'est un truc qui est pareil. Ce n'est pas aussi stable que le gaz rare, mais c'est quand même un petit début pour la formation des ions. C'est qu'au plus, il a sa sous-couche P qui est semi-remplie. Donc, si jamais je forme O2+, il perdrait cette stabilisation, puisqu'il serait en 2p2, puisqu'il perd l'électron, et donc ça, ça ne lui va pas. Lui, il aimerait bien rester comme il est. L'histoire de sous-couche semi-remplie, là où c'est vraiment plus frappant, c'est pour les métaux de transition. C'est vraiment frappant que ce soit des exceptions à la règle de Shlekovski. On le verra certainement ensemble. Voilà pour cet exercice. J'espère que ça vous aura été utile de travailler sur les ionisations. On se retrouve dans de nouvelles vidéos, et n'hésitez pas à laisser vos commentaires.

L'oxygène

RELATED

Recommended videos

Configuration électronique

Atome d'hydrogène

L'élément mystère