2.7. Structure atomique : sous-niveaux d'énergie
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La structure atomique est l'un des sujets les plus importants et fondamentaux de la chimie. C'est la base pour comprendre de nombreux autres concepts et principes chimiques. Dans ce chapitre, nous nous concentrerons sur les sous-niveaux énergétiques de la structure atomique, un concept crucial pour comprendre l'organisation et le comportement des électrons dans un atome.
L'atome est composé de trois particules fondamentales : les protons, les neutrons et les électrons. Les protons et les neutrons sont situés dans le noyau de l'atome, tandis que les électrons gravitent autour du noyau dans des régions spécifiques appelées niveaux d'énergie ou couches électroniques.
Chaque niveau d'énergie est divisé en sous-niveaux, désignés par les lettres s, p, d et f. Chaque sous-couche possède un nombre spécifique d’orbitales, chaque orbitale pouvant contenir un maximum de deux électrons. La sous-couche s a 1 orbitale, la sous-couche p a 3 orbitales, la sous-couche d a 5 orbitales et la sous-couche f a 7 orbitales. Par conséquent, la sous-couche s peut contenir un maximum de 2 électrons, la sous-couche p peut contenir un maximum de 6 électrons, la sous-couche d peut contenir un maximum de 10 électrons et la sous-couche f peut contenir un maximum de 14 électrons.
La règle aufbau, ou principe de construction, est utilisée pour déterminer l'ordre dans lequel les électrons remplissent les sous-couches. Selon cette règle, les électrons remplissent les sous-couches par ordre croissant d’énergie. Cela signifie que le sous-niveau 1s est renseigné en premier, suivi du sous-niveau 2s, puis du sous-niveau 2p, du sous-niveau 3s, et ainsi de suite.
De plus, le principe d'exclusion de Pauli stipule que chaque orbitale peut contenir un maximum de deux électrons, et que ces électrons doivent avoir des spins opposés. Cela signifie que si un électron dans une orbitale a une rotation ascendante, l'autre électron dans la même orbitale doit avoir une rotation descendante.
La règle de Hund est un autre principe important pour déterminer la structure électronique des atomes. Selon cette règle, les électrons remplissent chaque orbitale d’une sous-couche avec un seul électron avant de commencer à apparier les électrons. De plus, tous les électrons des orbitales singulières doivent avoir le même spin.
Comprendre la structure atomique et les sous-niveaux d'énergie est crucial pour comprendre le tableau périodique, les propriétés des éléments et les réactions chimiques. Par exemple, le tableau périodique est organisé en fonction du numéro atomique des éléments, qui est déterminé par le nombre de protons dans le noyau d'un atome. De plus, la position d'un élément dans le tableau périodique peut fournir des informations sur la configuration électronique de l'atome.
En résumé, les sous-niveaux d'énergie constituent un élément fondamental de la structure atomique. Ils déterminent la manière dont les électrons sont disposés dans un atome et comment les électrons interagissent avec d’autres atomes pour former des composés chimiques. Par conséquent, avoir une solide compréhension des sous-niveaux d’énergie et de leur fonctionnement est essentiel pour toute étude sérieuse de la chimie.
Répondez maintenant à l’exercice sur le contenu :
Quelle est la capacité maximale d’électrons que chaque sous-niveau d’énergie peut contenir dans un atome ?
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