Notions de cours


La configuration electronique


 I- LES OA

Une orbitale atomique (OA) est :
0 ≤ l  ≤ n-1      et     -l ≤ m ≤ l

l=0 => ns unique au niveau n
l=1 => np au nombre de 3 au niveau n
l=2 => nd au nombre de 5 au niveau n
l=3 => nf au nombre de 7 au niveau n

Donc l'OA de triplet ( n=2, l=1, m=-1 ) s'appelle  2p  mais l'OA de triplet ( ( n=2, l=1, m=0 ) s'appelle aussi 2p, au même niveau d'énergie.
L'OA de triplet ( n=3, l=2, m=... ) s'appelle 3d


On calcule que ces volumes ont des formes qui dépendent de l et m . La distance moyenne / au noyau croit avec n .

Les allures suivantes sont à connaitre : ( les indices x, y ou z ou xy ou ... sont relatifs aux directions associées de l'espace orthonormé  (O, x,y,z )

 
Les parties grisées, par opposition aux parties blanches, signifient que la fonction φ dont on a calculé le carré dans cette partie de l'espace ont un signe opposé dans une lobe ou dan l'autre. La probabilité de présence qui en résulte est bien sûr positive et symétrique .Les positions des parties grisées / blanches sont purement aléatoires dans cette présentation (elles peuvent seulemnt être inversées comme vous le souhaitez ) .


 II- CONFIGURATION ELECTRONIQUE

La configuration électronique est  la répartition des électrons dans les différentes OA .


On la trouve par application de différentes règles :

Règle de pauli : Il ne peut exister dans un atome deux électrons qui possèdent simultanément les mêmes nombres quantiques n, l, m et s.

Règle de Klechkowski : On classe les OA par ordre croissant d'énergie : ordre croissant de n+l, et pour n+l identiques, alors par ordre croissant de n
Règle de remplissage : On obtient l'état fondamental de plus basse énergie en remplissant les OA par ordre croissant d'énergie ( voir Règle de Klechkowski)

Règle de Hundt : Lorsque les électrons sont dans des OA de même énergie ( dites ...dégénérées ) , la configuration la plus stable est celle pour laquelle le nombre de spin TOTAL ( la somme ) est maximal. ( c'est-à-dire on n'apparie les électrons que quand on ne peut plus faire autrement )

On obtient donc l'odre de remplissage suivant :
n+l = 1 :   1s
n+l = 2 :    2s
n+l = 3 :    2p   3s
n+l = 4 :    3p   4s
n+l = 5 :    3d   4p   5s
n+l = 6 :    4d   5p  6s
n+l = 7 :    4f  5d  6p  7s .....etc.... tout moyen mnémotechnique de votre connaissance étant plus que recommandé !

Rappel : il existe 3 OA de même nom de type np dégénérées ( c'est à dire au même niveau d'énergie) , et 5 OA de même nom de type nd dégénérées ...de sorte que l'on peut mettre 
Le nombre d'électrons présents "dans" les OA d'un type quelconque est noté en exposant , après le nom des OA :   3d7 signifie 7 électrons répartis dans les 5 OA notées 3d

Exemple :   Fe (26) :   1s2  2s2  2p6  3s2  3p6  4s2  3d6    



Les électrons de valence sont les électrons de le couche de plus grand n + les électrons de la dernière sous-couche non pleine.  Les autres sont les électrons de coeur : ils ne particpent pas à la réactivité chimique de l'atome

Exemple  : les électrons de valence du Fer sont les électrons : 4s2  3d6   (8 électrons de valence )


Certaines configurations électroniques de valence sont plus stables et conduisent à des anomalies de remplissage / règles énoncées: il s'agit de configurations présentant dans leur couche de valence une sous-couche pleine ou demi-pleine ( sauf s )

Conséquences :
 Les propriétés périodiques comme l'énergie d'ionisation ou d'attachement électronique sont modulées par ces stabilités particulières de configuration :


                                        

Configuration électronique d'un ion négatif : partir de la configuration électronique de l'atome neutre et rajouter autant d'électrons que nécessaire selon les mêmes règles de remplissage.

Configuration électronique d'un ion positif :

Pour la trouver , il faut :

Exemple : Fe2+  : on part du fer métal : la couche de plus grand n : n=4 : on enlève les 2 électrons de la 4s soit : Fe2+  :   1s2  2s2  2p6  3s2  3p6  4s0  3d6  
                  Fe3+  : on part du fer métal : la couche de plus grand n : n=4 : on enlève les 2 électrons de la 4s  puis 1 électron dans le 3d :
                                                                                                                                                                                                Fe3+  :   1s2  2s2  2p6  3s2  3p6  4s0  3d5



Des exercices relatifs à ces notions pourront être trouvés     ICI       .








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