Configuration électronique

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Tout savoir sur la configuration électronique ... 

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La configuration électronique d'un atome est une connaissance
qui des fois nous fait défaut ...
plus de panique  

Rappel : Soit un atome 
Dans ce modèle,     X     ->      détermine le symbole de l'atome 
                                   A     ->    le nombre de masse de l'atome (nombre de nucléons : (proton + neutrons) )
                                Z     ->     le numéro atomique (nombre de protons = nombre d'électrons)
 Soit un élément de numéro atomique Z. 
Z est aussi appelé le nombre de charge, en effet il détermine le nombre de protons et d'électrons que comporte cet atome. L'atome est neutre il porte Z électrons (négatifs) mais aussi Z protons (positifs) ...

Il existe deux nomenclatures de configurations électroniques

La plus simple est la configuration de type K, L, M etc. qui permet de comprendre la répartition des électrons sur les différentes couches électroniques.

La seconde, plus complexe mais plus féconde, est le fruit de la mécanique quantique. La configuration électronique y est décrite en tant qu'orbitales s, p, d, f etc.

I - Configuration électronique de type K, L, M etc.

Dans ce modèle, les règles sont les suivantes :

Soit un élément de numéro atomique Z. L'atome neutre qui lui correspond porte Z électrons.

Ces Z électrons vont se répartir sur différentes couches électroniques à différentes distances du noyau. Il paraît logique que plus la couche sera éloignée du noyau, plus elle pourra comporter d'électrons. En effet, la première couche comporte au maximum deux électrons ; la seconde, 8 ; la troisième 18... selon la loi :

Sur la nième couche, on 2n² électrons.

 On appelle n le nombre quantique principal 

Chaque couche est caractérisée par une lettre. La première couche est la couche K, la seconde L, la troisième M est ainsi de suite, dans l'ordre alphabétique.

Pour déterminer la configuration électronique d'un élément, on considère son nombre d'électrons, et on fait figurer en exposant le nombre d'électrons répartis sur chaque couche. Mais quelques exemples valent mieux qu'un grand discours.

    Exemple. Voici les configurations électroniques de quelques éléments chimiques répartis dans différentes zones de la classification périodique.

  • L'hydrogène (H) a pour numéro atomique 1 : Z = 1. Sa configuration est K1.
  • Le lithium (Li) , Z = 3 : K2 L1
  • Le carbone (C), Z = 6 : K2 L4
  • La magnésium (Mg), Z = 12 : K2 L8 M2
  • L'étain (Sn), Z = 50 : K2 L8 M18 N22
  • L'uranium (U), Z = 92 : K2 L8 M18 N32 O32

II - Méthode des orbitales atomiques

Cette méthode est directement issue de la mécanique quantique, mais nous ne ferons ici que décrire la méthode et non pas en expliquer l'origine. Pour plus d'informations : configuration électronique et mécanique quantique.

La chimie quantique postule qu'un atome est caractérisé par quatre nombres quantiques :

  • n : le nombre quantique principal
  • l : le nombre quantique secondaire
  • m : le nombre quantique magnétique
  • s : le nombre quantique de spin

Comme tout concept issu de la mécanique quantique, chaque nombre n'a pas de signification concrète évidente. Nous dirons néanmoins que n, le nombre quantique principal, correspond à la couche électronique : n = 1, 2, 3, 4 ...

                L'orbitale s peut contenir 2 électrons

La règle de remplissage consiste à suivre les indications du tableau ci-contre. Une fois le nombre d'électrons connu (pour l'atome ou l'ion), on les répartis sur chaque orbitale dans l'ordre imposé par les flèches rouges : on part du 1s, on passe au 2s, puis au 2p, au 3s, au 4s, au 4p, au 5s etc.

    Exemple. Le carbone (C), Z = 6 : 1s² 2s² 2p².

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