La configuration électronique, Aussi appelée structure électronique, c'est l'arrangement des électrons en niveaux d'énergie autour d'un noyau atomique. Selon l'ancien modèle atomique de Bohr, les électrons occupent différents niveaux sur les orbites autour du noyau, de la première coquille la plus proche du noyau, K, à la septième coquille, Q, qui est la plus éloignée du noyau..
En termes de modèle de mécanique quantique plus raffiné, les coquilles K-Q sont subdivisées en un ensemble d'orbitales, dont chacune ne peut être occupée par pas plus d'une paire d'électrons..
Communément, la configuration électronique est utilisée pour décrire les orbitales d'un atome dans son état fondamental, mais elle peut également être utilisée pour représenter un atome qui s'est ionisé en un cation ou un anion, compensant la perte ou le gain d'électrons dans leurs orbitales respectives ..
De nombreuses propriétés physiques et chimiques des éléments peuvent être corrélées à leurs configurations électroniques uniques. Les électrons de valence, les électrons de la couche la plus externe, sont le facteur déterminant de la chimie unique de l'élément..
Avant d'assigner les électrons d'un atome à des orbitales, il faut se familiariser avec les bases des configurations électroniques. Chaque élément du tableau périodique se compose d'atomes, qui sont constitués de protons, de neutrons et d'électrons..
Les électrons présentent une charge négative et se trouvent autour du noyau de l'atome dans les orbitales de l'électron, défini comme le volume d'espace dans lequel l'électron peut être trouvé avec une probabilité de 95%..
Les quatre différents types d'orbitales (s, p, d et f) ont des formes différentes et une orbitale peut contenir un maximum de deux électrons. Les orbitales p, d et f ont des sous-niveaux différents, de sorte qu'elles peuvent contenir plus d'électrons.
Comme indiqué, la configuration électronique de chaque élément est unique à sa position dans le tableau périodique. Le niveau d'énergie est déterminé par la période et le nombre d'électrons est donné par le numéro atomique de l'élément.
Les orbitales à différents niveaux d'énergie sont similaires les unes aux autres, mais occupent différentes zones dans l'espace..
L'orbitale 1s et l'orbitale 2s ont les caractéristiques d'une orbitale s (nœuds radiaux, probabilités de volume sphérique, elles ne peuvent contenir que deux électrons, etc.). Mais, parce qu'ils sont à des niveaux d'énergie différents, ils occupent différents espaces autour du noyau. Chaque orbitale peut être représentée par des blocs spécifiques sur le tableau périodique..
Le bloc s est la région des métaux alcalins, y compris l'hélium (groupes 1 et 2), le bloc d est les métaux de transition (groupes 3 à 12), le bloc p est les éléments du groupe principal des groupes 13 à 18, et le bloc f sont la série des lanthanides et des actinides.
Aufbau vient du mot allemand "Aufbauen" qui signifie "construire". En substance, en écrivant des configurations électroniques, nous construisons des orbitales d'électrons lorsque nous passons d'un atome à un autre..
Au fur et à mesure que nous écrivons la configuration électronique d'un atome, nous remplirons les orbitales par ordre croissant de numéro atomique.
Le principe Aufbau provient du principe d'exclusion de Pauli qui dit qu'il n'y a pas deux fermions (par exemple des électrons) dans un atome. Ils peuvent avoir le même ensemble de nombres quantiques, ils doivent donc «s'empiler» à des niveaux d'énergie plus élevés.
L'accumulation des électrons est un sujet des configurations électroniques (principe d'Aufbau, 2015).
Les atomes stables ont autant d'électrons que les protons dans le noyau. Les électrons se rassemblent autour du noyau dans des orbitales quantiques en suivant quatre règles de base appelées le principe Aufbau..
Les deuxième et quatrième règles sont fondamentalement les mêmes. Un exemple de la règle quatre serait les orbitales 2p et 3s.
Une orbitale 2p est n = 2 et l = 2 et une orbitale 3s est n = 3 et l = 1. (N + l) = 4 dans les deux cas, mais l'orbitale 2p a l'énergie la plus basse ou la valeur n la plus faible et sera remplir avant la couche 3s.
Heureusement, le diagramme de Moeller illustré à la figure 2 peut être utilisé pour effectuer un remplissage électronique. Le graphique est lu en exécutant les diagonales à partir de 1s.
La figure 2 montre les orbitales atomiques et les flèches suivent la voie à suivre.
Maintenant que l'ordre des orbitales est connu pour être rempli, il ne reste plus qu'à mémoriser la taille de chaque orbitale.
Les orbitales S ont 1 valeur possible de ml contenir 2 électrons
Les orbitales P ont 3 valeurs possibles de ml contenir 6 électrons
Les orbitales D ont 5 valeurs possibles de ml contenir 10 électrons
Les orbitales F ont 7 valeurs possibles de ml contenir 14 électrons
C'est tout ce qui est nécessaire pour déterminer la configuration électronique d'un atome stable d'un élément..
Par exemple, prenons l'élément azote. L'azote a sept protons et donc sept électrons. La première orbitale à remplir est l'orbitale 1s.
Une orbitale s a deux électrons, il reste donc cinq électrons. L'orbitale suivante est l'orbite 2s et contient les deux suivantes. Les trois derniers électrons iront à l'orbitale 2p qui peut contenir jusqu'à six électrons (Helmenstine, 2017).
Les configurations électroniques jouent un rôle important dans la détermination des propriétés des atomes.
Tous les atomes d'un même groupe ont la même configuration électronique externe à l'exception du numéro atomique n, c'est pourquoi ils ont des propriétés chimiques similaires.
Certains des facteurs clés qui influencent les propriétés atomiques comprennent la taille des plus grandes orbitales occupées, l'énergie des orbitales à plus haute énergie, le nombre de lacunes orbitales et le nombre d'électrons dans les orbitales à plus haute énergie..
La plupart des propriétés atomiques peuvent être liées au degré d'attraction entre les électrons les plus externes vers le noyau et au nombre d'électrons dans la couche électronique la plus externe, le nombre d'électrons de valence.
Les électrons de la coque externe sont ceux qui peuvent former des liaisons chimiques covalentes, ce sont eux qui ont la capacité de s'ioniser pour former des cations ou des anions et ce sont eux qui donnent l'état d'oxydation aux éléments chimiques..
Ils détermineront également le rayon atomique. Au fur et à mesure que n devient plus grand, le rayon atomique augmente. Lorsqu'un atome perd un électron, il y aura une contraction du rayon atomique en raison de la diminution de la charge négative autour du noyau..
Les électrons de la coque externe sont ceux qui sont pris en compte par la théorie des liaisons de valence, la théorie du champ cristallin et la théorie des orbitales moléculaires pour obtenir les propriétés des molécules et les hybridations des liaisons..
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