Les hydrogénoïdes constituent une famille d'ions obtenus à partir d'atomes auxquels, on a arraché
tous leurs électrons sauf un.
L'énergie d'ionisation d'un atome (ou d'un ion) est l'énergie minimale qu'il faut fournir à cet atome
(ou à cet ion), au repos et dans son état fondamental, pour lui arracher un électron, cet électron
possédant une vitesse nulle.
Données :
Constante de Planck : h = 6,62.10 -3 4 J.s ; Célérité de la lumière dans le vide : c = 3,0.10 8 m.s -1
Charge élémentaire : e = 1,6.10 -1 9 C.
Les diagrammes d'énergie de l'hydrogène, de l'hélium et de l'ion He + sont donnés en annexe.
Comparaison des diagrammes de l'atome d'hydrogène et de l'ion He +
1. Les diagrammes énergétiques de l'atome d'hydrogène et de l'ion hélium He + présentent des
similitudes frappantes mais aussi des différences importantes. Quelles sont-elles ? Pouvez-vous les
mettre en relation avec les structures de l'atome et de l'ion ?
2. Calculer les énergies E 3 manquantes sur les diagrammes d'énergie de l'atome d'hydrogène et de
l'ion He + .
3. Établir une relation simple entre les énergies des niveaux de l'atome d'hydrogène H et de l'ion He +
et les numéros atomiques de chacun d'eux.
4. La relation précédente est une propriété caractéristique des hydrogénoïdes. Après avoir montré que
l'ion Li 2 + appartient à cette famille, construire le diagramme énergétique de cet ion.
Comparaison des spectres de l'atome d'hélium He et de l'ion He +
5. Le diagramme de l'atome d'hélium et celui de l'ion He + présentent-ils le même type de
ressemblance que les diagrammes de l'atome d'hydrogène H et de l'ion He + ?
6. Compte tenu de la réponse à la question 1, en déduire quels sont les facteurs qui interviennent dans
les valeurs des niveaux d'énergie d'un atome.