La disposition des électrons autour du noyau d'un atome est régie par un ensemble de règles basées sur la mécanique quantique. Voici une ventilation:
1. Nombres quantiques:
* Numéro quantique principal (n): Décrit le niveau d'énergie de l'électron. Un «n» plus élevé signifie une énergie plus élevée. Il peut s'agir de n'importe quel entier positif (1, 2, 3, ...), 1 étant l'état fondamental.
* Momentum angulaire ou numéro quantique azimutal (L): Décrit la forme de l'orbitale de l'électron. Il varie de 0 à N-1.
* l =0:s orbital (sphérique)
* l =1:p orbital (en forme d'haltère)
* L =2:D orbital (formes plus complexes)
* L =3:F orbital (formes encore plus complexes)
* Numéro quantique magnétique (ML): Décrit l'orientation de l'orbitale dans l'espace. Il peut prendre des valeurs de -l à + l, y compris 0. Ainsi, pour l =1 (p orbitales p), il y a Ml =-1, 0, +1, donnant trois orbitales P orientées le long des axes x, y et z.
* Numéro quantique de spin (ms): Décrit le moment angulaire intrinsèque d'un électron, qui est quantifié et est souvent visualisé comme le «rotation» électronique. Il peut être soit +1/2 ou -1/2.
2. Principe AUFBAU:
* Les électrons remplissent les orbitales par ordre d'augmentation de l'énergie.
* L'ordre de remplissage est basé sur la règle diagonale (parfois appelée règle Madelung).
3. Principe d'exclusion de Pauli:
* Pas deux électrons dans un atome ne peuvent avoir le même ensemble des quatre nombres quantiques.
* Cela signifie que chaque orbitale peut contenir un maximum de deux électrons, avec des tours opposés.
4. Règle de Hund:
* Dans une sous-coquille (par exemple, la sous-coquille 2p), les électrons occuperont individuellement chaque orbitale dans ce sous-coquille avant de s'associer.
* Cela maximise le nombre d'électrons non appariés et minimise la répulsion électronique-électron.
5. Configuration électronique:
La disposition des électrons dans un atome est appelée sa configuration électronique. Il est écrit sous la forme:
(n) l ^ (nombre d'électrons dans cette sous-coquille)
Par exemple, la configuration électronique de l'azote est 1S² 2S² 2P³.
Exemple:
Regardons la configuration électronique de l'oxygène (numéro atomique 8):
1. Principe aufbau: Suivant la règle diagonale, nous remplissons les orbitales dans l'ordre 1s, 2s, 2p.
2. Poili Principe d'exclusion: Chaque orbitale peut contenir un maximum de deux électrons avec des tours opposés.
3. Règle de Hund: Dans le sous-coquille 2p, nous plaçons un électron dans chacune des trois orbitales 2p avant de jumeler des électrons.
Par conséquent, la configuration électronique de l'oxygène est:1S² 2S² 2P⁴
Remarque: Ces règles fournissent un cadre pour comprendre comment les électrons sont distribués autour du noyau. Cependant, le comportement des électrons est complexe et la mécanique quantique joue un rôle important dans l'explication de leur comportement.
