Aurélie mars 2001

l'atome d'argent et ses ions

d'après agrégation interne 99

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atome d'argent

Slater

L'argent (Z=47) existe sous 2 formes isotopiques. 107Ag(51,83%) de masse 106,90 uma et 109Ag (48,17%) de masse 108,90 uma.

  1. Rappeler la définition de l'unité de masse atomique
  2. Donner la structure de chacun des isotopes
  3. Calculer la masse molaire de l'argent naturel
  4. Donner la structure électronique de l'atome d'argent. Justifier l'anomalie de remplissage observée..
  5. En utilisant les règles de Slater, justifier l'anomalie de structure du cortège électronique. Calculer le rayon atomique de l'argent.
corrigé
énergie

rayon
1 uma = 1 /12 de la masse de l'atome de carbone =1,661 10-27 kg

Z=47 donc 47 protons dans le noyau et 47 électrons dans l'atome

A=107 donc 107-47 =60 neutrons

pour l'autre isotope, seul le nombre de neutrons varie : 109-47 = 62 neutrons

masse molaire :

(0,5183 *106,9 +0,4817*108,9) = 107,86 uma

107,86*1,661 10-27 *6,022 1023 =0,1078 kg = 107,8 g mol-1.

règle de remplissage des niveaux électroniques :

Klechlowsky: n + l croissant

si n + l égaux dans l'ordre croissant des valeurs de n

ordre prévu :1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d9 5s2

en réalité : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10 5s1

l'orbitale 4 d saturée stabilise l'atome

règles de Slater :

E=Ecoeur + énergie des électrons 4d et 5s

hypothèse :orbitales 4d10 5s1.

Z*=Z-écran sur l'électron 5s : 47-(18*0,85 + 28)= 3,7

énergie de cet électron :-13,6*Z² / 4²= -13,6*3,7²/16 = -11,64 eV

Z* = Z- écran sur un électron 4d = 47-(9*0,35+36) =7,85

énergie d'un électron 4d: -13,6*7,85² / 3,7² = -61,21 eV

E2=E=Ecoeur -10*61,21-11,64 = Ecoeur -623,74 eV

 hypothèse :orbitales 4d9 5s2.

Z*=Z-écran sur l'électron 5s : 47-(0,35+17*0,85 + 28)= 4,2

énergie de cet électron :-13,6*Z² / 4²= -13,6*4,2²/16 = -15 eV

Z* = Z- écran sur un électron 4d = 47-(8*0,35+36) =8,2

énergie d'un électron 4d: -13,6*8,2² / 3,7² = -66,8 eV

E1=E=Ecoeur -9*66,8-2*15 = Ecoeur -631,2 eV

E1 <E2 anomalie, les règles de Slater ne sont pas assez précises dans ce cas.

rayon atomique pour la configuration réelle :

52,9 *4²/ 3,7 = 229 pm 
2

les ions Ag+ et Ag2+. Frost
  1. L'argent donne naissance à l'ion Ag+. Quelle est sa structure?
  2. Calculer dans le modèle de Slater le potentiel d'ionisation de l'argent.
  3. L'argent donne également naissance à l'ion Ag2+. Soit x le nombre d'oxydation de l'argent. Ag+/Ag :0,8V et Ag2+/Ag : 1,39 V. Tracer le diagramme de Frost à pH=0.
  4. Quelle est la relation liant E0 à l'enthalpie libre standart associée à la demi équation redox ?. Que peut-on en conclure quant à la stabilité de l'ion Ag+.

 

corrigé

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 4d10.

énergie d'ionisation = - énergie de l'électron 5s

Z*=Z-écran sur l'électron 5s : 47-(18*0,85 + 28)= 3,7

énergie de cet électron :-13,6*Z² / 4²= -13,6*3,7²/16 = -11,64 eV

énergie d'ionisation : 11,64 eV.

 

DG0 = -nFE0.

2Ag+ +2e- équilibre avec 2Ag (1) DG01 = -2*0,8 F

Ag2+ +2e- équilibre avec 2Ag (2) DG02 = -2*1,39 F

(2) -(1) Ag2+ + Ag équilibre avec 2Ag+ DG0 =(-2,78+1,6) F

DG0 négatif donc stabilité de Ag+.

à suivre ...

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