Les éléments: Structure électronique moderne

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   Les éléments






La notion d'orbite définie par Bohr a été remplacée par celle plus complexe d'orbitale qui décrit la portion de l'espace où il est le plus probable de trouver l'électron. 

Couche

On répartit les électrons dans des couches énergétiques appelées K, L, M, N, O, P, Q ou respectivement 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

L'énergie croit de la couche 1 à la couche 7. Les électrons sont donc classés en fonction de leur énergie et non de leur distance au noyau.
Le nombre d'électrons par couche correspond à celui du modèle de Bohr (2, 8, 18, 32)

Sous-couche

les valeurs particulières d'énergie d'une couche sont appelées sous-couches s, p, d, f. L'énergie croit de s à f
Chaque sous-couche ne peut contenir plus d'un certain nombre d'électrons:

2 dans la sous-couche s            6 dans la sous-couche p
10 dans la sous-couche d        14 dans la sous-couche f

Orbitale

La région de l'espace où il est le plus probable de rencontrer un électron ou une paire d'électrons est appelée orbitale.

On a donc une orbitale s, 3 orbitales p, 5 orbitales d et 7 orbitales f :

1 orbitale s (max 2 e-)        

3 orbitales p (max 6 e-) 5 orbitales d (max 10 e-) 7 orbitales f (max 14 e-)

Règles de remplissage:

  • Les électrons occupent d'abord les niveaux d'énergie les plus faibles.
  • Une orbitale d'une sous-couche ne reçoit pas un deuxième électron avant que toutes les orbitales de cette sous-couche n’en aient un.
Représentation des niveaux d'énergie


Exemple

Le cobalt a 27 électrons, il a la structure:
1s
2 2s2p6 3s2p6d7 4s2

que l'on écrit souvent:
[Ne]
3s2p6d7 4s2  

car 1s2 2s2p6 correspond a un élément ayant les deux premières couches complètes, le Néon. Cela raccourci l'écriture, surtout pour les éléments ayant beaucoup d'électrons.

N.B.

On peut remarquer que par exemple la sous couche 3d est à un niveau d'énergie supérieur à la 4s. Il y a donc un "mélange" des couches. Ceci sera important quand on parlera du tableau périodique.

Exercice 1: Donner la structure électronique du Fer.  

Exercice 2: Identifier les éléments suivants: a) [Kr] 4d10 5s2 b) [Xe] 4f145d6 6s2  c) [Kr] 4d10 5s2p6