L'organisation électronique des atomes

Question 1

Comment se fait l’organisation générale du «nuage électronique» en niveaux d’énergie?

Answer 1

L’organisation est la même pour tous les atomes autres que l’hydrogène : à chacun des trois premiers nombres quantiques (n, l et m) correspond un niveau d’organisation du nuage électronique

Question 2

Que constitue le nombre quantique n?

Answer 2

L’ensemble des électrons possédant le même nombre n (nombre quantique principale, niveau d’énergie) constitue une couche électronique. Les couches sont désignées par un symbole (n=1 : Couche K, n=2 : Couche L… etc.)

Question 3

Que constitue le nombre quantique 𝓁?

Answer 3

Parmi les électrons d’une couche, ceux qui possèdent le même nombre 𝓁 (nombre quantique secondaire, azimutal ou orbital) constituent un sous-ensemble appelé sous-couche (𝓁=0 : orbitale s, 𝓁=1 : orbitale p, 𝓁=2 : orbitale d et 𝓁=3 : orbitale f)

Question 4

Que constitue le nombre quantique m?

Answer 4

Parmi les électrons d’une sous-couche, ceux qui possèdent le même nombre quantique m (nombre quantique tertiaire ou magnétique) appartiennent à la même case quantique [⇅] qui possèdent des nombres quantiques s (nombre quantique de spin) opposés (+¹/₂ et -¹/₂)

Question 5

Quelles sont les valeurs que peuvent prendre les nombres quantiques?

Answer 5

• n = 1, 2, 3, …
• 0 ≤ 𝓁 ≤ n-1
• -𝓁 ≤ m ≤ +𝓁
• s = ± ¹/₂

Question 6

Quel est le principe d’exclusion de Pauli?

Answer 6

Dans un atome, il ne peut y avoir plus d’un électron décrit par un même ensemble de caleurs données aux quatre nombres quantiques. Autrement dit, les électrons d’un atome sont tous dans des états différents les uns des autres, au moins par la valeur d’un des nombres quantiques (n, 𝓁, m ou s)

Question 7

Quelles est la règles de Hund?

Answer 7

La règle de Hund précise que les électrons se placent d’abord à raison de un par orbitale et ne s’apparient en doublets que s’ils sont plus nombreux que les orbitales. En effet, l’arrangement le plus stable des électrons dans les différentes orbitales est celui avec le plus grand nombre de spins parallèles

Question 8

Quel est l’intérêt de savoir placer les électrons dans les cases quantiques selon leurs nombres quantiques?

Answer 8

La connaissance de la configuration électronique permet d’expliquer ou de prévoir le comportement chimique de l’atome. C’est également une base essentielle pour comprendre la classification des éléments dans le tableau périodique

Question 9

Qu’est-ce que la configuration électronique?

Answer 9

C’est la façon dont les Z électrons d’une atome polyélectronique sont distribués entre les couches, sous-couches et cases quantiques

Question 10

En quoi consiste l’échelle des niveaux d’énergie?

Answer 10

Chacun des électrons possède une énergie quantifiée qui ne peut prendre que certaines valeurs déterminées. À chacune des sous-couche est associée une de ces valeurs ; par contre, il n’y a pas d’énergie entre les cases quantiques d’une même sous-couche. (Voir graphique diapo 20)

Question 11

En quoi consiste la règle de Klechkowski?

Answer 11

Elle permet d’établir la configuration électronique des éléments dans leur état fondamental. C’est la règle «n+ 𝓁 minimal» : parmi les sous-couche encore vides, la première à se remplir est celle pour laquelle la somme des deux nombres quantiques n et 𝓁 la plus petite. Si, pour deux sous-couche encore vides, cette somme est la même, celle qui a la plus petite valeur de n se remplit la première. (Voir diagramme diapo 21)

Question 12

Quelles sont les exceptions à la règle de Klechkowski?

Answer 12

Il s’agit de certains éléments dont le niveau d n’est pas complètement rempli. Les éléments comme le Chrome, Cuivre, Molybdène, Palladium, Argent, Or, etc.
- De manière générale, une orbitale d complètement vide, à moitié pleine ou complètement pleine est plus stable qu’une s pleine et d non pleine. (Promotion d’un électron de la couche s vers la couche d)

Question 13

Quel est l’avantage de la règle de Klechkowski par rapport à la méthode du tableau périodique pour donner la configuration électronique?

Answer 13

Permet d’avoir, sans ambiguïté, la configuration électronique d’un élément excepté les entorses à la règle

Question 14

Quel est l’avantage de la méthode du tableau périodique par rapport à la règle de Klechkowski pour donner la configuration électronique?

Answer 14

Permet l’accès direct de la couche de valence, c’est-à-dire n le plus élevé dans l’état fondamental

Question 15

Quelles sont les étapes à suivre pour donner la configuration électronique avec la règle de Klechkowski?

Answer 15

1. Localiser le symbole chimique de l’atome.
2. Écrire entre crochets le symbole chimique du gaz rare le plus proche et qui possède moins d’électrons que l’atome en question.
3. Continuer à chercher la configuration électronique pour les sous-couches restantes.

Question 16

Qu’est-ce que l’état excité?

Answer 16

Les atomes ne sont pas nécessairement, à tout moment, dans leur état fondamental. Un ou plusieurs de leur électrons, ayant reçu un supplément d’énergie (chaleur, rayonnement) peuvent se trouver à un niveau tel que l’énergie électronique totale n’est pas minimale.

Question 17

Vrai ou Faux : L’état excité est parfois instable et et sa durée de vie est très courte.

Answer 17

Faux: L’état excité est toujours instable.

Question 18

De doit s’accompagne le retour à l’état fondamental d’un électron?

Answer 18

D’une émission d’un photon

Question 19

La possibilité de sauts d’électron d’un niveau à un autre, dans le sens «montant» ou «descendant» est à l’origine de quoi?

Answer 19

Des spectres d’émission atomiques des éléments

Question 20

Qu’est-ce que la couche de valence? (4 points)

Answer 20

• Les électrons de la couche n la plus élevée dans l’état fondamental jouent le rôle principale dans les réactions chimiques
• Ce sont eux qui participent à la formation des liaisons
• Couche la plus élevée = couche externe = couche périphérique = couche de valence (synonymes)
• L’existence de doublets, d’électrons célibataires ou de cases vides dans cette couche détermine en parti les propriétés chimiques

Question 21

Quel représentation permet de visualiser les électrons de la couche de valence?

Answer 21

La représentation de Lewis

Question 22

En quoi consiste la règle de Slater?

Answer 22

Les règles de Slater sont un ensemble de règles (empiriques) qui servent à évaluer la charge nucléaire effective. (Effet d’écran)

Question 23

Dans un atome à plusieurs électrons, la charge effective perçue par chaque électron correspond à l’équation..

Answer 23

Zeff = Z - σ
Z= Charge nucléaire réelle
σ= effet d'écran produit par les é plus proches ou aussi proches du noyau

Question 24

Pour quelle raisons est-il important de calculer l’énergie d’un électron?

Answer 24

Pour connaître combien d’énergie on devra fournir pour l’arracher.