Taille de l'atome et son influence
L'atome n'a pas de limites strictes car la densité des nuages électroniques diminue progressivement. Le rayon atomique est déterminé expérimentalement par la distance entre les noyaux dans les molécules ou les cristaux.
Lors du passage à une nouvelle période, le rayon augmente brusquement en raison de l'apparition d'électrons sur un nouveau niveau d'énergie. L'augmentation du rayon affaiblit la liaison des électrons externes avec le noyau, ce qui influence directement les propriétés des éléments. Par exemple, chez les métaux alcalins, lorsque le rayon augmente du lithium au césium, la température de fusion diminue de manière régulière :
| Élément | Li | Na | K | Rb | Cs |
|---|---|---|---|---|---|
| Rayon, pm | 159 | 171 | 216 | 229 | 282 |
| T de fusion, °C | 180 | 98 | 63 | 39 | 28 |
Énergie d'ionisation et cations
La capacité d'un atome à se transformer en ion chargé positivement (cation) est caractérisée par l'énergie d'ionisation ($E_i$). C'est l'énergie minimale nécessaire pour arracher un électron externe d'un atome à l'état gazeux.
- Dans les périodes, $E_i$ augmente de gauche à droite.
- Dans les groupes, $E_i$ diminue de haut en bas.
Il est important de se rappeler : lors de l'arrachage de chaque électron supplémentaire d'un ion multichargé, la dépense énergétique augmente considérablement.
Affinité électronique
Certains atomes sont capables de capturer des électrons pour se transformer en ions chargés négativement (anions). Ce processus s'accompagne du dégagement d'énergie, appelée affinité électronique ($E_{ae}$). Tout comme l'énergie d'ionisation, cette valeur est généralement calculée pour 1 mole de substance et exprimée en kJ/mol.
En bref : réponses aux questions sur le sujet
Comment varie l'affinité électronique dans les périodes et les groupes ?
L'affinité électronique est l'énergie libérée lors de la fixation d'un électron à un atome à l'état gazeux. Dans les périodes, cette valeur augmente jusqu'au groupe VII inclus, et dans les groupes, elle diminue de haut en bas. Des exceptions notables sont les éléments des groupes IIA (métaux alcalino-terreux et analogues) et VIIIA (gaz rares), qui ne présentent pas d'affinité électronique.
Qu'est-ce que l'électronégativité et quelles sont les régularités de sa variation dans le tableau périodique ?
L'électronégativité est la propriété des atomes déterminée par leur énergie d'ionisation et leur affinité électronique. La variation de l'électronégativité est corrélée à celle de l'énergie d'ionisation et de l'affinité électronique dans les périodes et les groupes. Dans chaque période, l'halogène est l'élément le plus électronégatif. Dans le groupe VI, l'électronégativité diminue du haut vers le bas. Le fluor (F) possède la valeur d'électronégativité la plus élevée (χ = 4), tandis que le francium (Fr) a la plus faible. Pour la plupart des non-métaux χr > 2, et pour la plupart des métaux χr < 2.
Le rayon augmente « vers le bas et vers la gauche » (comme une flèche dans le tableau), tandis que l'énergie d'ionisation augmente « vers le haut et vers la droite » (à l'inverse du rayon).
Questions des cours et des examens
Pourquoi le rayon atomique du lithium est-il nettement supérieur à celui de l'hélium ?
Un nouveau niveau d'énergie commence au niveau du lithium, ce qui entraîne une augmentation brutale du rayon par rapport à la période précédente.
Comment varie l'énergie d'ionisation dans un groupe de haut en bas ?
Elle diminue, car l'augmentation du rayon affaiblit la liaison des électrons externes avec le noyau, facilitant leur arrachage.
Que se passe-t-il avec l'énergie lors de la formation d'ions multichargés ?
L'énergie d'ionisation de chaque électron supplémentaire augmente considérablement par rapport au précédent.
À étudier également sur le sujet
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