Comprendre les orbitales SPDF - Configuration électronique et diagrammes orbitaux avec 4 nombres quantiques

Table des matières

1. Introduction
2. Les sous-niveaux spdf
3. Comprendre la forme des sous-niveaux s, p, d et f
4. Le nombre de niveaux d'énergie
5. La capacité des sous-niveaux s, p, d et f à contenir des électrons
6. Structure des blocs s, p, d et f dans le tableau périodique
7. Les nombres quantiques n, l, ml et ms
8. Comment identifier les nombres quantiques
9. Le principe d'exclusion de Pauli
10. Configuration électronique et notation orbitale
11. Exemples pratiques
12. Conclusion

Introduction

Dans cette vidéo, nous allons parler des sous-niveaux spdf et des nombres quantiques. Comprendre ces concepts est essentiel pour comprendre la structure électronique des atomes. Nous allons explorer la forme des sous-niveaux s, p, d et f, ainsi que leur capacité à contenir des électrons. Ensuite, nous aborderons la structure des blocs s, p, d et f dans le tableau périodique. Nous discuterons également des nombres quantiques n, l, ml et ms et de leur rôle dans la description des niveaux et des orbitales électroniques. Enfin, nous parlerons du principe d'exclusion de Pauli et de la manière de déterminer la configuration électronique et la notation orbitale des atomes.

Les sous-niveaux spdf

Les sous-niveaux spdf sont de différents types et formes, ce qui nous aide à comprendre la distribution des électrons dans les atomes. Le sous-niveau s a une forme sphérique, tandis que le sous-niveau p a une forme de doublet formant une sorte de « cacahuète ». Le sous-niveau d a une forme en relief de girofle, tandis que le sous-niveau f a une forme plus complexe et variée.

Comprendre la forme des sous-niveaux s, p, d et f

La forme des sous-niveaux s, p, d et f indique la répartition spatiale des électrons autour du noyau d'un atome. Cette information est importante car elle nous permet de prédire le comportement chimique des atomes. Par exemple, les atomes dont les électrons occupent des sous-niveaux p ont tendance à former des liaisons covalentes, tandis que ceux dont les électrons occupent des sous-niveaux d ont tendance à former des liaisons métalliques.

Le nombre de niveaux d'énergie

Le nombre de niveaux d'énergie d'un atome est égal au nombre de sous-niveaux qu'il possède. Par exemple, lorsque n est égal à un, il n'y a qu'un seul sous-niveau s. Lorsque n est égal à deux, il y a deux sous-niveaux, s et p. Lorsque n est égal à trois, il y a trois sous-niveaux : s, p et d. Lorsque n est égal à quatre, il y a quatre sous-niveaux : s, p, d et f.

La capacité des sous-niveaux s, p, d et f à contenir des électrons

Chaque sous-niveau a une capacité spécifique à contenir des électrons. Le sous-niveau s peut contenir jusqu'à deux électrons, car il possède une seule orbitale. Le sous-niveau p peut contenir jusqu'à six électrons, car il possède trois orbitales. Le sous-niveau d peut contenir jusqu'à dix électrons, car il possède cinq orbitales. Le sous-niveau f peut contenir jusqu'à quatorze électrons, car il possède sept orbitales.

Structure des blocs s, p, d et f dans le tableau périodique

Dans le tableau périodique, les blocs s, p, d et f sont organisés de manière spécifique. Le bloc s correspond aux deux premières colonnes, c'est-à-dire les groupes un et deux. Le bloc p correspond aux éléments des groupes 13 à 18. Le bloc d correspond aux éléments du bloc d, tels que le zinc, le cuivre et le nickel. Le bloc f correspond aux éléments du bloc f, tels que le lutécium et le nobélium. Cette organisation du tableau périodique est essentielle pour comprendre les tendances périodiques des éléments.

Les nombres quantiques n, l, ml et ms

Les nombres quantiques n, l, ml et ms décrivent la position et le spin des électrons dans un atome. Le nombre quantique principal n correspond aux niveaux d'énergie, le nombre quantique secondaire l correspond aux sous-niveaux s, p, d et f, le nombre quantique magnétique ml correspond aux orbitales spécifiques dans chaque sous-niveau, et le nombre quantique de spin ms correspond au spin de l'électron.

Comment identifier les nombres quantiques

Pour identifier les nombres quantiques d'un électron donné, il faut étudier sa position et son spin dans l'orbital. Par exemple, si l'on veut identifier les quatre nombres quantiques d'un électron 3p5, on sait que n est égal à 3. Ensuite, on sait que l est égal à 1 car il s'agit d'un sous-niveau p. Ensuite, ml peut varier entre -1, 0 et 1 car il s'agit d'un sous-niveau p avec trois orbitales. Enfin, ms est égal à -1/2 car il s'agit d'un spin vers le bas. Ainsi, les quatre nombres quantiques de cet électron sont n = 3, l = 1, ml = 0 et ms = -1/2.

Le principe d'exclusion de Pauli

Le principe d'exclusion de Pauli stipule que deux électrons ne peuvent pas avoir le même ensemble de quatre nombres quantiques. Cela signifie que chaque électron dans un atome a un ensemble unique de nombres quantiques. Cette règle est importante car elle détermine la répartition des électrons dans les orbitales et les niveaux d'énergie.

Configuration électronique et notation orbitale

La configuration électronique d'un atome est une représentation du nombre d'électrons présents dans chaque niveau d'énergie et chaque sous-niveau. La notation orbitale est une présentation graphique des électrons dans les orbitales. Par exemple, pour le phosphore, dont le nombre atomique est 15, sa configuration électronique est 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3. Cela indique qu'il y a deux électrons dans le niveau 1s, deux électrons dans le niveau 2s, six électrons dans le niveau 2p, deux électrons dans le niveau 3s et trois électrons dans le niveau 3p.

Exemples pratiques

Voyons quelques exemples pratiques pour mieux comprendre les concepts que nous avons abordés. Par exemple, si nous avons l'ensemble de nombres quantiques suivant : n = 2, l = 1, ml = 0 et ms = 1/2, nous pouvons déduire que cet électron appartient au sous-niveau 2p. De même, si nous avons l'ensemble de nombres quantiques suivant : n = 4, l = 2, ml = -1 et ms = -1/2, nous pouvons déduire que cet électron appartient au sous-niveau 4d. Ces exemples illustrent comment utiliser les nombres quantiques pour identifier la position et les propriétés des électrons dans un atome.

Conclusion

Dans cette vidéo, nous avons exploré les sous-niveaux spdf et les nombres quantiques. Nous avons appris que les sous-niveaux s, p, d et f ont différentes formes et capacités à contenir des électrons. Nous avons également discuté de la structure des blocs s, p, d et f dans le tableau périodique. Les nombres quantiques n, l, ml et ms ont été présentés comme des outils pour décrire la position et le spin des électrons. Enfin, nous avons abordé le principe d'exclusion de Pauli et la manière d'écrire la configuration électronique et la notation orbitale des atomes. La compréhension de ces concepts est essentielle pour comprendre la structure électronique des atomes et les propriétés chimiques des éléments.