« Chimie générale/Structure atomique » : différence entre les versions

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Les électrons se comportent comme des particules mais aussi comme des ondes. (Les travaux d'Albert Einstein, entre autres, montrent, en effet, que la lumière et toute la matière se comportent ainsi.) Un des résultats de cette observation est que les électrons ne peuvent être sur une orbite de n´importe quelle énergie.<br /> Pensons à une onde stationnaire sur une corde de guitare. Il n´y a qu´un nombre entier de demi-longueurs d´onde qui peut former une onde stationnaire sur la corde. <br />C´est la même chose pour une coque atomique. Comme l´énergie dépend de la longueur d´onde, l´énergie de l´électron dans un atome (un électron lié) est quantifiée. Cela signifie que l´énergie est limitée à certaines valeurs distinctes, une pour chaque coque avec aucune valeur intermédiaire. En plus de cela, il n´y a pas que l´énergie qui est quantifiée, d´autres propriétés de l´électron le sont aussi. Celles-ci sont aussi des valeurs distinctes sans valeur intermédiaires. Le moment angulaire est quantifié, le spin est quantifié, les composants du moment angulaire dans chaque direction sont aussi quantifiés. <br />Il y a en fait une liste de règles pour déterminer quelles sont les valeurs que chacune de ces propriétés peut prendre.

De la même manière, l´équation de Schrödinger n´admet comme solution qu´un nombre limité de valeurs. On dit que ces solutions sont quantiféesquantifiées, plus précisementprécisément, et copions le ''Petit Robert'' : « Quantifié : Se dit d´une grandeur physique qui ne peut prendre que certaines valeurs caractérisées par des nombres entiers multiples d´une valeur discrète, le quanta. » Ce qui est quantifié, c´est l´énergie, la position, les moments angulaire et magnétique...

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Quand un atome ou un ion reçoit des électrons dans ses orbitales, les nuages et les orbitales se remplissent d´une manière définie.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Il y a trois principes qui gouvernent ce processus 1) Le principe de remplissage 2) Le principe d´exclusion de Pauli 3) Un troisième

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Les électrons circulent sur des orbites atomiques dans des nuages de forme et grandeurs variées. Les nuages d´électrons sont sous forme de coques imbriquées les unes dans les autres où les électrons occupant les coques les plus petites et les plus internes possèdent le plus bas état énergétique et ceux occupant les coques les plus grandes et les plus externes, le plus haut état d´énergie. Plus l'orbite électronique est éloignée du noyau, plus l´électron possède une énergie potentielle élevée. Tout comme une pierre qui se trouve au sommet de la colline possédepossède une énergie potentielle plus grande que celle qui se trouve au fond de la vallée.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Les électrons se comportent en particules mais aussi en ondes. (Les travaux de Einstein et autres montrent que la lumière et la matière se comportent avec cette double nature qui est observée plus clairement pour les particules très petites). Un des résultats de cette observation est que les électrons ne peuvent se déplacer sur une orbite de n´importe quelle énergie. Pensez à une onde stationnaire sur une corde de guitare. Il n´y a qu´un nombre entier de demi-ondes qui peuvent créer une onde stationnaire sur la corde. C´est la même chose pour les coques électroniques. Comme l´énergie dépend de la longueur d´onde, l´énergie d´un électron dans un atome (électron lié) est '''quantifiée'''. Cela signifie que l´énergie est limitée à des valeurs distinctes, une pour chaque coque sans valeurs "entre deux". De plus, il n´y a pas que l´énergie qui est quantifiée, d´autres propriétés de l'électron sont aussi attribuées par valeurs discrètes. Le moment angulaire est quantifié, le "spin" est quantifié, les composants du moment angulaire sont aussi quantifiées. Il y a en fait une série de règles qui s´appliquent aux valeurs que peuvent prendre ces propriétés.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Chaque coque est divisée en une ou plusieurs orbitales, chacune d´elles ayant un moment angulaire différent. Chaque orbitale a une forme différente et est nommée par une lettre. Ce sont: '''s''', '''p''', '''d''', and '''f'''. (qui signifient ''Sharp''-étroite-, ''principle''- principale-, ''diffuse''-difuse-, et ''fundamental''-fondamentale- ce qui fait référence au raies vues au spectroscope) . Dans un atome avec un électron, l´énergie de toutes les orbitales dans une coque particulière est identique. Cependant lorsqu´il y a plus d´un électron , ils interagissent entre eux et séparent les orbitales entre des énergies légèrement différentes. Dans chaque coque, l´énergie des orbitales dépend du moment angulaire, l´orbitale ''s'' ayant la plus petite énergie, puis la ''p'' et ainsi de suite.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;L´orbitale la plus simple dans un atome est l´orbitale 1s. Elle n´a pas de noeuds radiaux ou angulaires&nbsp;: l´orbitale 1s est simplement une sphère de densité d´électron. Comme pour toutes les orbitales, le nombre de noeuds radiaux augmente avec le nombre quantique principal (c´est-à-dire l´orbitale ''2s'' a un noeud radial, la ''3s'' deux noeuds etc). Comme le nombre quantique de moment angulaire est zéro, il n´y a qu´une orbitale s par coque. L´orbitale ''s'' peut contenir deux électrons qui devront avoir des spins différents.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;AÀ partir de la 2^iemecouche, il y a plusieurs orbitales ''p''. Il n´y a qu´un nombre quantique de moment angulaire dans une orbitale ''p'' ainsi l´orbitale ''p'' n´a qu´un noeud angulaire. Il y a trois possibilités de nombre magnétique quantique qui indiquent trois possibilités d´orientations des orbitales p. Finalement, chaque orbitale peut recevoir deux électrons (de spins opposés) donnant une capacité totale de 6 électrons.

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;Le premier ensemble d´orbitales ''d'' est le groupe 3d. Le nombre quantique angulaire est 2, ainsi chaque orbitale a deux noeudsnœuds angulaires. Il y a cinq possibilités pour le nombre quantique magnétique, ce qui donne cinq orbitales diférentesdifférentes. Chaque orbitale peut contenir deux électrons (de spins opposés) donnant une capacité de 10 électrons.

Notons que toutes les orbitales ''d'' ont quatre lobes de densité d´électrons sauf d_z2, qui a deux lobes opposés. Les orbitales ''d'' peuvent être subdivisées en deux petit groupes.Les orbitales d_x2-y2 et d_z2 pointent tous dans la direction des axes des x, y et x et forment un groupe '''e_g''' . D´un autre cotécôté, les lobes des orbitales d_xy, d_xz et d_yz n´ont pas de densité électronique sur les axes. Ces trois orbitales forment le groupe '''t_2g''' . Dans beaucoup de cas, les orbitales d sont dégénérées mais parfois, elles peuvent se diviser avec les sous-groupes e_g et t_2g ayant une énergie différente e_g et t_2g

&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;La règle de l'octet se réfère à la tendance qu´ont les atomes d´avoir huit électrons dans leur couche de valence.