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Le tableau suivant montre les énergies d’ionisation successives arrondies de l’élément X. Quelle est l’identité de X ? (A) le germanium, (B) le tellure, (C) le strontium, (D) le brome ou (E) le krypton.
Dans le cadre de cette question, nous devons déterminer l’identité de l’élément X à partir de ses énergies d’ionisation successives. Les énergies d’ionisation successives représentent les quantités d’énergie nécessaires pour éliminer successivement des électrons d’un élément à l’état gazeux. Ces équations illustrent l'énergie de première ionisation ainsi que l'énergie de deuxième ionisation du soufre. Un atome de soufre neutre perd un électron au cours de sa première ionisation. Un cation soufre un plus perd ensuite un autre électron au cours de sa deuxième ionisation.
Prenons l’exemple du soufre et examinons ses huit premières énergies d’ionisation. Nous pouvons constater que les six premières énergies d’ionisation augmentent de façon régulière. Nous pouvons également constater qu’il existe une différence marquée entre l'énergie de sixième ionisation et l'énergie de septième ionisation du soufre. Nous pouvons mieux comprendre cette différence significative en utilisant le modèle de Bohr de l'atome de soufre. Les six premiers électrons éliminés se situent tous sur le niveau d’énergie le plus externe de l’atome. Il y a une augmentation progressive au fur et à mesure que l’atome devient un cation de plus en plus positif avec l'élimination des électrons successifs. Il faut donc de plus en plus d’énergie pour vaincre l’attraction des électrons envers le noyau positif.
Cependant, les six premiers électrons éliminés étaient tous situés sur la couche de valence. Le soufre fait partie du groupe 16 dans le tableau périodique et il a donc six électrons sur sa couche la plus externe. Le septième électron éliminé du soufre est beaucoup plus proche du noyau que les six premiers, car il se situe dans autre une couche électronique, plus interne. Beaucoup plus d’énergie est nécessaire pour éliminer le septième électron étant donné qu'il est beaucoup plus proche du noyau. Le modèle des énergies d’ionisation successives peut nous indiquer le numéro du groupe auquel appartiennent les principaux éléments, comme nous venons de le constater avec le soufre. Examinons maintenant la tendance des énergies d’ionisation successives de l’élément X.
Les six premières énergies d’ionisation augmentent de façon régulière. Nous observons ensuite une augmentation spectaculaire entre l'énergie de sixième ionisation et l'énergie de septième ionisation. Cette différence indique que l’élément X doit avoir six électrons de valence et donc faire partie du groupe 16 dans le tableau périodique. En cherchant dans le tableau périodique les choix de réponse mentionnés dans la question, le tellure est le seul élément fourni qui fait partie du groupe 16 et qui contient donc six électrons de valence. Par conséquent, l’identité de l’élément X est le choix de réponse (B), le tellure.