| Niveau | Sous-niveau | Orbitales | Capacité |
|---|---|---|---|
| n=1 | 1s | 1 | 2 électrons |
| n=2 | 2s, 2p | 4 | 8 électrons |
| n=3 | 3s, 3p, 3d | 9 | 18 électrons |
Orbitale atomique : Région de l'espace où la probabilité de trouver un électron est maximale.
- Identifier le numéro atomique Z
- Remplir les orbitales dans l'ordre énergétique croissant
- Appliquer le principe de Pauli (2 électrons max par orbitale)
- Appliquer la règle de Hund (max d'électrons célibataires)
1s peut contenir 2 électrons
1s² (2 électrons utilisés)
2s peut contenir 2 électrons
2s² (4 électrons utilisés)
2p a 3 orbitales (2px, 2py, 2pz)
Chaque orbitale peut contenir 2 électrons
Les 2 électrons restants occupent séparément 2 orbitales 2p avec spins parallèles
2p²
La configuration électronique du carbone est : 1s² 2s² 2p²
• Principe de Pauli : Maximum 2 électrons par orbitale avec spins opposés
• Règle de Hund : Les électrons occupent d'abord les orbitales séparément
• Énergie : Remplissage dans l'ordre énergétique croissant
Règle de Hund : Lors du remplissage d'un sous-niveau, les électrons occupent d'abord les orbitales séparément avec des spins parallèles.
Il y a 3 orbitales 2p : 2px, 2py, 2pz
1er électron : 2px↑
2e électron : 2py↑
3e électron : 2pz↑
4e électron : occupe une orbitale déjà occupée avec spin opposé
Par convention : 2px↓
2px¹, 2py¹, 2pz¹
Donc 2p³
Avec 4 électrons dans les orbitales 2p, selon la règle de Hund : 2px¹ 2py¹ 2pz¹ et un électron apparié.
• Maximisation : Maximiser le nombre d'électrons célibataires
• Spins parallèles : Les électrons célibataires ont des spins parallèles
• Énergie minimale : Cet arrangement minimise les répulsions électron-électron
Règle de Klechkowski : Les orbitales sont remplies dans l'ordre croissant de (n+l), où n est le nombre quantique principal et l le nombre quantique azimutal.
Ordre de remplissage : 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d...
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁴
Le chrome a une configuration : [Ar] 4s¹ 3d⁵
Un électron de 4s passe dans 3d
La sous-couche 3d½ (5 électrons célibataires) est plus stable
Cela confère une plus grande stabilité à l'atome
Le chrome a une configuration électronique [Ar] 4s¹ 3d⁵ due à la stabilité supplémentaire des sous-couches semi-remplies.
• Exceptions : Certaines configurations sont plus stables que prévu
• Semi-remplissage : Les sous-couches d⁵ et d¹⁰ sont particulièrement stables
• Stabilité : La configuration la plus stable est toujours adoptée
Exceptions au remplissage : Certains atomes adoptent une configuration électronique qui déroge à la règle de Klechkowski pour des raisons de stabilité.
d⁵ : sous-couche semi-remplie
d¹⁰ : sous-couche complètement remplie
Attendu : [Ar] 4s² 3d⁴
Observé : [Ar] 4s¹ 3d⁵
Attendu : [Ar] 4s² 3d⁹
Observé : [Ar] 4s¹ 3d¹⁰
Les configurations d⁵ et d¹⁰ sont particulièrement stables
Elles présentent une symétrie et une délocalisation électronique optimales
Les exceptions se produisent pour atteindre des configurations d⁵ ou d¹⁰ plus stables.
• Stabilité maximale : La configuration la plus stable est toujours adoptée
• Configurations particulières : d⁵ et d¹⁰ offrent une stabilité accrue
• Énergie de couplage : Des effets de corrélation électronique influencent le remplissage
Formation d'ions : Les atomes gagnent ou perdent des électrons pour atteindre une configuration électronique stable.
1s² 2s² 2p⁶ 3s¹
1 électron de valence dans la couche 3
Na perd 1 électron de la couche externe
Na → Na⁺ + e⁻
1s² 2s² 2p⁶
Identique à celle du néon (gaz noble)
Na⁺ a une configuration électronique stable (octet complet)
Na⁺ : [Ne]
Le sodium perd son électron de valence pour former Na⁺ avec la configuration du néon.
• Règle de l'octet : Les ions tendent à avoir une couche externe complète
• Électrons de valence : Ceux de la couche externe sont les plus faciles à perdre/gagner
• Stabilité des ions : Les configurations de gaz nobles sont particulièrement stables
- 1s → 2s → 2p → 3s → 3p → 4s → 3d → 4p → 5s → 4d → 5p → 6s → 4f → 5d → 6p → 7s...
- Respecter la règle de Klechkowski (n+l croissant)
- Respecter le principe d'exclusion de Pauli
- Appliquer la règle de Hund pour les orbitales dégénérées
- Principe d'exclusion de Pauli : 2 électrons maximum par orbitale avec spins opposés
- Règle de Hund : Les électrons occupent d'abord les orbitales séparément avec spins parallèles
- Règle de Klechkowski : Remplissage selon (n+l) croissant, puis n croissant
- Règle de l'octet : Les atomes tendent à avoir 8 électrons de valence
