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Quel élément de la paire d’éléments adjacents, Mg et Na, a-t-il l’énergie de première ionisation la plus élevée ?
La première énergie d’ionisation est la quantité d’énergie nécessaire pour éliminer complètement l’électron le moins fortement lié d’un atome gazeux isolé. Nous devons déterminer quel élément, le magnésium ou le sodium, a l’énergie de première ionisation la plus élevée. Le sodium et le magnésium se trouvent tous les deux dans la troisième période du tableau périodique. Un atome de sodium possède 11 protons et 11 électrons. Les 11 protons se trouvent dans le noyau, deux électrons sont dans la première couche électronique, huit dans la deuxième couche électronique et un seul électron dans la troisième couche électronique. Un atome de magnésium possède 12 protons et 12 électrons. Les 12 protons se trouvent dans le noyau, deux électrons sont dans la première couche électronique, huit électrons dans la deuxième couche, et deux électrons dans la troisième couche.
La troisième couche électronique est la couche la plus externe de ces deux atomes, également appelée couche de valence. Un électron situé dans la couche de valence est l’électron le moins fortement lié. Tous ces électrons sont électrostatiquement attirés vers le noyau chargé positivement. Mais comme un atome de magnésium a dans son noyau un proton chargé positivement de plus qu’un atome de sodium, l’attraction électrostatique subie par son électron le plus externe vers le noyau est plus forte. Afin de retirer complètement cet électron de l’atome, l’attraction électrostatique entre l’électron et le noyau doit être surmontée.
Puisque l’attraction électrostatique entre l’électron le plus externe et le noyau est plus grande dans un atome de magnésium qu’un atome de sodium, il faudra plus d’énergie pour éliminer un électron du magnésium, et sa première énergie d’ionisation sera plus élevée. En général, l’énergie de première ionisation tend à augmenter lorsqu’on se déplace de gauche à droite sur une période du tableau périodique. En effet, les atomes d’une même période ont la même couche de valence. Mais le nombre de protons dans le noyau augmente, et l’attraction électrostatique entre les électrons les plus externes et le noyau augmente en conséquence.
Ainsi, en comparant le magnésium et le sodium, l’élément qui a l’énergie de première ionisation la plus élevée est le magnésium.
