2ème cours de chimie

[Kenzou]

Bonsoir, je n'ai pas très bien compris le nombre quantique secondaire, magnétique et le nombre de spins ainsi que le remplissage des cases. Vous serez-t-il possible d'expliquer à nouveau cette partie du cours s'il vous plaît? 

[Neïla]

bonsoir

 

je vais tâcher de t'éclairer au maximum sur ces points là, mais sache que ça sera tout bien détaillé en cours avec le professeur de Viguerie, alors pas d'inquiétude.

 

• Les nombres quantiques:

On va avoir des nombres entiers n, l et m qui vont venir définir les orbitales (là ou se baladeront tes petits électrons):

 

On aura le nombre quantique principale n, qui lui va définir la couche électronique et le niveau énergétique. Tout bêtement, c'est ce qui te dit s'il y a un final, une seule, deux, trois et plus de couche d'électrons.

 

le nombre quantique secondaire l (petit L), va définir la forme de l'orbitale.

obligatoirement, il remplit la condition suivante: supérieur ou égal à 0, inférieur ou égale à n-1 (0 ≤ l ≤ n -1).

 

tu auras du coup des orbitales de différentes formes, elles seront en forme de sphère si l=0,

ça sera deux lobes opposés (ça a un peu la forme d'un sablier) si l=1 et ça varie d'autant plus que l (donc n) est grand.

 

pour le nombre quantité magnétique m; c'est ce qui décrit l'orientation de l'orbitale atomique dans l'espace, et il rempli la condition suivante  -l ≤ m ≤ +l

Pour mieux comprendre son rôle, imagine une orbitale définie par l=1, elle aura comme une forme de sablier et pourra s'orienter différemment dans l'espace (trois possibilités, car peut être égale ici à -1, 0 et 1), je te mets un schéma pour que tu puisses comprendre d'avantage ce que je veux dire par différentes orientations dans l'esapce 

 

https://image.noelshack.com/fichiers/2018/35/6/1535753625-capture-d-ecran-2018-09-01-a-00-13-30.png

[Kenzou]

J'ai tout compris. Merci beaucoup!

 

[Neïla]

Pour ton remplissage de cases quantiques (ou orbitales atomiques), ça va être le remplissage d'électrons. Chaque case ne pouvant contenir que deux électrons au maximum.

 

On va avoir aussi ce qu'on appelle le principe d'exclusion de Pauli qui stipule que deux électrons d'un même atome ne peuvent pas avoir les mêmes nombres quantiques n, l et m, et il y aura l'introduction d'un 4ème nombre quantique qu'on appelle le spin (s). Grossomo dans l'espace, tu vas avoir un electrons qui tourne sur lui même dans un sens ou dans l'autre, et selon le sens de la cette rotation, tu auras deux nombres de spin possible: +1/2 ou - 1/2.

 

La on va procéder à la partie sur le remplissage des couches. Il faut savoir que le nombre maximum d'électron par couche sera de 2n² (avec n ton nombre quantique principale).

maintenant les grands principes qu'on doit suivre ce remplissage de couches (et de sous couches) par les électrons:

 

• le principe de stabilité : et cette stabilité est maximale quand l'énergie est minimales. On va remplir les électrons dans un ordre de priorité des couches ou sous couche de plus faible énergie, et c'est là qu'on utilise la règle de Klechkowski

 

On choisi les couches et sous couches à remplir dans l'ordre de cette règle.

 

• le principe d'exclusion de Pauli: qui fait que chaque électron a une combinaison de nombres quantiques unique pour un même atome, et comme ils ont pour certains un même n, l et m, ils auront deux spins différents antiparallèles, qu'on représente justement par les petites flèches.

 (deux spins antiparalèlles dans une même case = électrons appariés)

 

• la règle de Hund, qui fait qu'on met un maximum d'électrons dans une même sous couche (définie par n et l) avec des spins parallèles. Du coup on commence par remplir tout les spin + (flèches vers le haut) puis on viendra remplir tous les spins négatifs (flèche vers le bas) pour qu'il y ai un maximum de spins parallèles.

 

pour récapituler tout ça: pour représenter une configuration électronique d'un atome, tu vas prendre son nombre d'électrons (qui est égale à son nombre de proton s'il n'est pas ionisé et donc au Z du tableau périodique). Tu vas répartir tes électrons dans les différentes couches et sous couches selon la règle de klechkowski (1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d...) puis tu remplis sous couches par sous couches (en sachant que s= 1 case, p = 3 cases, d = 5 cases, f= 7 cases)  en mettant tes électrons avec spins antiparallèles (pour les orbitales s +++), et en favorisant des spins parallèles au maximum (pour les p, d et f).

 

je ne sais pas si c'est assez clair, mais je peux t'illustrer ça d'un exemple ou deux. N'hésite surtout pas si je dois reformuler mes dires (ou sinon quelqu'un peut te le reexpliquer avec ses propres mots)

 

bonne soirée @elsou

[Kenzou]

Merci beaucoup pour tes explications @Neïla! En revanche est ce qu'il te serait possible s'il te plaît de m'illustrer ça d'un exemple (afin de voir si j'ai bien compris ou pas)? 

 

[Dine]

Je t'ai illustré ça avec le Silicium, n'hésites pas à me dire si ce n'est pas clair!

https://www.noelshack.com/2018-35-6-1535792657-img-0834.jpg

Edit : petite erreur dans mon tableau, le gaz rare c'est le 54 et non le 56.

Edited September 1, 2018 by Dine

[Kenzou]

Merci beaucoup @Dine, j'ai enfin réussi à comprendre cette partie du cours!

[Dine]

Avec plaisir, n'oublies pas de mettre ton sujet en résolu, en utilisant la fonctionnalité " meilleure réponse "  

[sskméta]

Il y a 17 heures, Neïla a dit :

deux électrons d'un même atome ne peuvent pas avoir les mêmes nombres quantiques n, l et m

 

Deux électrons peuvent avoir la même valeur de n,l et m - mais pas pour s. 

Deux électrons avec 3 nombres quantiques égaux c'est possible, pas 4 

 

 

Pour enrichir le résumé de cours fait je rajoute : 

-Couche = n 

-Sous couche = l