Vidéo question :: Identifier la configuration électronique d’un élément d’après sa deuxième énergie d’ionisation Chimie

Transcription de la vidéo

Un élément, X, de la troisième période du tableau périodique a une deuxième énergie d’ionisation qui est supérieure à celle des deux éléments voisins. Quelle est la configuration électronique de l’élément X ? (A) 1s2 2s2 2p6 3s2, (B) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1, (C) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2, (D) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3, ou (E) 1s2 2s2 2p6 3s1 3p5.

Cette question implique l’énergie de deuxième ionisation, qui peut être définie comme l’énergie nécessaire pour retirer un électron d’un ion gazeux qui a une charge un plus. Voyons un exemple avec un atome d’hélium. En général, l’énergie d’ionisation mesure l’énergie nécessaire pour éliminer un électron. L’énergie nécessaire pour éliminer l’électron le plus faiblement lié d’un atome gazeux isolé est la première énergie d’ionisation. Ce processus forme un cation de charge un plus. Pour la deuxième énergie d’ionisation, il faut généralement plus d’énergie pour surmonter l’attraction électrostatique entre l’électron suivant et le noyau.

On nous dit que l’élément X se situe dans la troisième période du tableau périodique. Les éléments de la période trois sont représentés dans la figure. Donc, l’élément X doit avoir une configuration électronique qui correspond à l’un de ces éléments. Lorsqu’on va de gauche à droite dans une période, de manière générale, l’énergie d’ionisation d’un élément augmente. À mesure que le numéro atomique augmente, il y a plus de protons et d’électrons. L’attraction électrostatique croissante sur une période attire les électrons plus près du noyau, diminuant le rayon atomique et rendant les électrons plus difficiles à éliminer.

Cependant, il existe une exception à cette tendance. Il est énergiquement favorable pour un atome d’avoir une sous-couche complète. Donc, le retrait du premier électron d'une sous-couche complète nécessite plus d'énergie que ce que prédirait la tendance. Nous recherchons un élément dont la deuxième énergie d’ionisation est exceptionnellement élevée. Autrement dit, l’élément X est un élément dont la deuxième énergie d’ionisation implique le retrait du premier électron d’une sous-couche complète.

Voyons les configurations électroniques données et transformons-les en leurs cations un plus.

Le cation un plus du choix de réponse (A) a l’électron le plus externe dans 3s, ce qui n’est pas une sous-couche complète. La deuxième énergie d’ionisation ne serait pas liée au retrait d’un électron d’une sous-couche complète. Ce n’est donc pas la réponse à cette question.

De même, les choix de réponse (C), (D) et (E) n’auraient pas une deuxième d’énergie d’ionisation qui élimine un électron d’une sous-couche complète. Nous pouvons le voir par les configurations électroniques des cations un plus, qui montrent que l’électron suivant retiré dans ces trois réponses ne provient pas d’une sous-couche complète.

Le choix de réponse (B) aurait une valeur d’énergie de deuxième ionisation exceptionnellement élevée. La configuration électronique du cation un plus de cet élément montre que la deuxième énergie d’ionisation impliquerait le retrait d’un électron de la sous-couche 3s. Comme il s'agit d'une sous-couche complète et énergétiquement favorable, le retrait de cet électron nécessiterait plus d'énergie que prévu. Par conséquent, cette configuration électronique correspond à la description de l’élément X, ce qui signifie que l’élément X est probablement l’aluminium.

Donc, la configuration électronique de X est le choix de réponse (B) : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1.