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RÉACTIVITE DES FAMILLES D'ÉLÉMENTS

Connaissances ... définir ... le potentiel d'ionisation ...

Le potentiel d'ionisation (PI ou I_n) est l'énergie qu'il convient de fournir à un atome gazeux pour lui arracher un ou plusieurs électrons.

I₁ correspond au potentiel de première ionisation :                 A(g)      →     A⁺(g) + 1 e^-

On utilise aussi le potentiel de deuxième ionisation I₂ (si l’on extrait un second électron), I₃ …

I₁ augmente en traversant une période (de gauche à droite) et diminue en descendant une famille (de haut en bas).

Plus l'atome est gros plus l'électron périphérique est éloigné du noyau et moins il est attiré. Aussi, il sera coûteux en énergie, d'ioniser les atomes des éléments chimiques de la colonne des halogènes ou, a plus forte raison, de celle des gaz rares.

            
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Les flèches signalent une diminution du potentiel d’ionisation qui montre la stabilité plus grandes des orbitales complètes (He = 2s² complète) ou demi complète (P = 3p³ demi complète). On peut noter que le potentiel d’ionisation avec l'affinité électronique, seront les seules grandeurs qui montrent cette stabilité.
On note également que l'on retrouve ce type de courbe pour l’ensemble des périodes mais que le phénomène s’amortit.

Une autre représentation basée sur la classification est à mémoriser, on y retrouve les mêmes valeurs mais positionnées selon la classification. On remarque l'analogie avec la variation de l'électronégativité quant à l'allure générale de la représentation.

              
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Cette vue montre que globalement les potentiels d’ionisation augmentent de la gauche vers la droite (H est particulier) et on note deux familles (celle du bore et celle de l’oxygène) pour lesquelles il y a une anomalie liée à la couche s complète ou p semi complète.

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L’énergie de première ionisation I1 est la plus grande pour les gaz rares puisqu’ils ont une couche de valence saturée et diminue jusqu’aux alcalins. On observe des anomalies :  • pour H (et par relation diagonale avec Mg)  • pour les sous couches pleines ou semi pleines   (signalée dans la figure précédente). Toutes les valeurs des PI ne sont pas disponibles aussi, certains éléments sont à zéro.   L’énergie de de deuxième ionisation I2 est la plus grande pour les alcalins car si la perte du premier électron est facile (elle aboutit à la configuration électronique de l’Hélium), arracher le deuxième électron est plus difficile car il impose la perte de la configuration d'un gaz rare. L'énergie nécessaire pour arracher ce deuxième électron sera plus grande que celle nécessaire pour arracher le premier du gaz rare puisque le noyau est plus chargé. Les valeurs moyennes des I2 seront donc environ du double des valeurs de I1. L'hydrogène a disparu car on ne peut lui arracher que le seul électron qu'il possède et il n'y a pas de I2.   L’énergie de de troisième ionisation I3 est donc la plus grande pour les alcalino-terreux puisque leur arracher deux électrons les conduit à la configuration du gaz rare le plus proche. L'énergie nécessaire pour arracher ce troisième électron sera plus grande que celle nécessaire pour arracher le premier du gaz rare et le deuxième des alcalins puisque le noyau est encore plus chargé. On observe donc un décalage des gaz rares vers les alcalins puis les alcalino-terreux couplé avec une augmentation de la valeur de 2 puis de 3 fois environ. Les valeurs moyennes des I3 sont environ du triple des I1.

Par soucis d'homogénéité, la plupart des valeurs numériques sont extraites d'un seul ouvrage dont je peux vous envoyer les références par courriel.