Salut, ma question porte ici sur l’énergie de première ionisation d'un atome. 

J'ai vu en cours que pour un hydrogénoïde de numéro atomique Z, l’énergie (en eV) correspondant à l'orbitale de niveau n était donné par la formule : E(n)= -13.6 * Z^2/n^2 . Ainsi , l'énergie pour arracher l'électron de l'orbital n à l'atome, l’énergie nécessaire est, sauf erreur de ma part, égale à --E(n).  

On a ensuite vu que pour un non-hydrogénoïde, on pouvait tout de même obtenir l'énergie d'un electron, en remplaçant Z par Z', avec Z' la charge nucléaire effective égale à Z moins une constante d'écran qui d'après mon cours "représente l'effet moyen de l'écrantage exercé par tous les électrons j sur l'électron i (i différent de j)". En toute logique, je me dis donc que l’énergie de première ionisation nécessaire pour arracher un electron sur la couche n et sous couche l est ici égale à E(n,l)=-13.6*Z'^2/n^2.

Passons à l'exemple qui me pose problème : Prenons l’énergie de première ionisation du carbone.

Voici la méthode qu'a utilisé mon prof : Calcul de l’énergie E1 pour les niveau 2s et 2p pour C  : La charge effective pour les niveau 2s et 2p est de Z' (2s2p)=6-(3*0.35+2*0.85)=3.25 d'où une énergie pour les niveau 2s et 2p de : E1(2s 2p) = 4*(-13.6*3.25^2/2^2)=-143.7 eV . 

On calcul alors l’énergie des niveau 2s et 2p pour l'ion C+, je passe les calculs mais la méthode est la même. On tombe sur -132.2 eV . D'où une énergie de première ionisation égale à : E=-132.2-(-143.7)=11.5 eV.  

Mais je ne comprend pas pourquoi en appliquant la méthode que j'ai proposé dans mon second paragraphe (pour les non-hydrogénoïdes), on ne tombe pas sur le bon résultat. Merci d'avance. 

Si tu fais le calcul du second paragraphe, tu vas obtenir 35eV. Donc tu vois qu'effectivement, le résultat va être différent. Le calcul du prof te donne 11eV, donc une énergie plus basse, donc il est plus facile d'arracher un électron dans ce cas.

Si tu veux imaginer pourquoi, il te faut comprendre que lorsque tu arraches un électron, tu dois calculer l'énergie pour arracher cet électron, mais aussi la modification de l'énergie des autres électrons toujours présents. Hors ces électrons vont prendre une partie de la place de l'électron qui est partit afin d'avoir une meilleure place autour du noyau, ce qui correspond à une énergie négative (donc diminution du cout pour arracher un électron).

En chimie et en physique, pour calculer l'énergie d'une transformation (ici C devient C+), on calcul normalement toujours l'énergie de l'état de départ et de l'état d'arrivée, et on fait la différence. On ne calcul pas l'énergie d'une partie d'un système sans regarder le reste.

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Edité par LaurentDubrulle 15 août 2018 à 19:57:01

De plus il faut bien voir que l'energie des électrons tel que présenté ici s'appelle "Energie des électrons indépendants". Hors à partir du moment où l'on traite d'un atome polyélectronique "electron indépendant" n'existe pas !

(Bien que cette équation soit utilisé dans les calculs de la méthode Hartree-Fock, lorsque l'on parle des intégrales de coeur)