CHIMIE

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Ionisation
1 • Indiquer dans quelle colonne se trouvent les éléments des
seconde et troisième périodes de la classification périodique
qui donnent le plus facilement des ions M 2+ .
2 • Donner la raison pour laquelle les énergies de première
ionisation des métaux de transition de la quatrième période
sont très voisines.
3 • Déterminer l’énergie nécessaire, en eV et en J, pour obtenir
l’ion N 3+ , sachant que les énergies d’ionisation de l’azote
sont E i1 = 14,54 eV, E i2 = 24,39 eV, E i3 = 47,26 eV.
4 • Choisir, en justifiant la réponse, l’espèce qui a l’énergie
de première ionisation la plus grande :
a. B ou C b. N ou P c. F ou Na
d. Al ou Al + e. K + ou Ca + f. N ou O
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Énergie de première ionisation
On donne les valeurs des énergies de première ionisation
(exprimées en eV) des éléments de la troisième période :
élément Na Mg Al Si P S Cl Ar
E il (eV) 5,14 7,65 5,99 8,15 10,49 10,36 12,97 15,74
Justifier brièvement l’évolution de ces valeurs ; expliquer les
particularités présentées par l’aluminium et le soufre.
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Évolution
1 • Le calcium est le troisième élément de la famille des alcalino-terreux.
Quel est son numéro atomique ? Justifier. Quelle
est sa configuration électronique à l’état fondamental ? Sous
quelle forme ionique le rencontre-t-on habituellement ? SOS
2 • On donne les valeurs des énergies de première ionisation
pour les éléments de la colonne du calcium.
élément Be Mg Ca Sr Ba
E il (eV) 9,32 7,64 6,11 5,69 5,21
Commenter l’évolution de ces valeurs.
SOS : Les alcalino-terreux correspondent à la seconde colonne
de la classification. Le béryllium en est cependant exclu.
(D’après Concours ENS)
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Attachement et affinité électroniques
1 • Expliquer, à l’aide de leur structure électronique, pourquoi
l’affinité électronique du soufre (Z =16) est inférieure
à celle du chlore (Z = 17).
2 • Expliquer pourquoi les énergies d’attachement électronique
du béryllium ( Z = 4), du magnésium ( Z = 12 ) et du
zinc ( Z =30)sont positives ou nulles.
3 • Interpréter le fait que, dans une même période, les affinités
électroniques des éléments de la colonne 17 sont toujours
très supérieures à celles de leurs homologues de la
colonne 13.
4 • Choisir, en justifiant la réponse dans chaque cas, l’espèce
dont l’énergie d’attachement électronique est la plus basse :
a. O ou F b. F ou Na c. O ou O –
d. Na ou Ne e. Na ou Mg SOS
SOS : Rechercher les atomes dont toutes les sous-couches
sont saturées et revoir, si nécessaire le paragraphe 5.2.2.
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Électronégativité
On donne les énergies de première ionisation et les énergies
d’attachement électronique des atomes de différents halogènes.
1 • Rappeler la définition de l’électronégativité de Mulliken.
2 • Calculer, puis comparer les électronégativités de Mulliken
de ces différents halogènes.
3 • Le résultat obtenu est-il en accord avec le sens d’évolution
global de l’électronégativité dans une colonne de la
classification ?
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Étude de l’hydrogène atomique
On a relevé, en nm, les quatre longueurs d’onde les plus
élevées des séries de Balmer pour l’hydrogène ( 1 1H) et son
isotope naturel le deutérium D ( 2 1H). La formule de Ritz donne l’expression de la longueur d’onde
des raies de désexcitation en fonction des nombres quantiques
définissant les niveaux d’énergie mis en jeu dans la désexci-
tation :
Utilisation des acquis
1
avec p > n et R, la constante de Rydberg.
On rappelle que la série de Balmer correspond à la désexcitation
de l’atome vers le niveau d’énergie n = 2.
= R –
1
1
n2 p2 Classification périodique des éléments
halogène fluor chlore brome iode
Z 9 17 35 53
E i1 (eV) 17,4 13,0 11,8 10,5
E att 1 (eV) –3,3 –4,0 –3,8 –3,4
H (nm) 656,11 486,01 433,94 410,07 données à titre indicatif
D (nm) 655,93 485,88 433,82 409,96 données pour le 1).
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EXERCICES
© Hachette Livre – H Prépa / Chimie, 1 re année, PCSI –La photocopie non autorisée est un délit
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