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Comment le rayon atomique influence-t-il l’énergie d’ionisation ? (A) La diminution du rayon atomique conduit à une énergie d’ionisation plus élevée. (B) L’augmentation du rayon atomique conduit à une énergie d’ionisation plus élevée. (C) La diminution du rayon atomique conduit à une énergie d’ionisation plus basse. Ou (D) le rayon atomique n’influence pas du tout l’énergie d’ionisation.
Lorsque nous parlons d’énergie d’ionisation, nous nous référons le plus souvent à la première énergie d’ionisation, qui est la quantité d’énergie nécessaire pour arracher complètement l’électron le plus faiblement lié d’un atome gazeux isolé. Considérons un atome de lithium, qui a trois électrons. Deux sont sur la première couche électronique et un électron est sur la seconde couche électronique. L’électron le plus faiblement lié dans cet atome est l’électron se trouvant sur la couche électronique la plus externe. Cet électron est attiré électrostatiquement vers le noyau chargé positivement. Si nous fournissons l’énergie d’ionisation à l’atome, l’attraction électrostatique entre l’électron et le noyau peut être surmontée et l’électron peut être complètement arraché de l’atome.
Pour répondre à cette question, nous devons déterminer comment le rayon atomique influence l’énergie d’ionisation. Le rayon atomique est une quantité qui définit la taille d’un atome. Voyons donc un atome plus grand que le lithium. Le potassium a 19 électrons. Deux électrons sont sur la première couche électronique, huit électrons sont sur les deuxième et troisième couches électroniques, et un électron est sur la quatrième couche électronique. L’électron le plus externe d’un atome de potassium est attiré électrostatiquement vers le noyau chargé positivement mais à un degré moindre que l’électron externe d’un atome de lithium.
Cela est dû en partie au fait que l’électron externe d’un atome de potassium est plus éloigné du noyau chargé positivement. De plus, il y a beaucoup plus d’électrons entre l’électron le plus externe et le noyau dans un atome de potassium qu’il n’y en a dans un atome de lithium. Ces électrons internes protègent l’électron externe du noyau, diminuant ainsi l’attraction électrostatique.
Comme l’attraction électrostatique entre l’électron externe et le noyau est plus faible dans un atome de potassium que dans un atome de lithium, il faudra moins d’énergie pour surmonter l’attraction électrostatique et arracher l’électron externe. Donc, augmenter la taille d’un atome ou le rayon atomique se traduit par une diminution de l’attraction électrostatique entre l’électron le plus externe et le noyau. Cela signifie qu’il faudra moins d’énergie pour arracher l’électron le plus externe, donc l’énergie d’ionisation sera plus basse.
Avec cette information en tête, nous pouvons éliminer le choix de réponse (D) car le rayon atomique influence l’énergie d’ionisation. Nous pouvons également éliminer le choix de réponse (B) car nous savons que l’augmentation du rayon atomique devrait entraîner une énergie d’ionisation plus basse. Si l’augmentation du rayon atomique entraîne une énergie d’ionisation plus basse, la diminution du rayon atomique devrait entraîner une énergie d’ionisation plus élevée. Donc, la bonne réponse à « comment le rayon atomique influence-t-il l’énergie d’ionisation ? » est le choix de réponse (A), la diminution du rayon atomique conduit à une énergie d’ionisation plus élevée.
