Par Michael E Carpenter, mis à jour le 30 août 2022
Les électrons sont des particules subatomiques chargées négativement qui occupent des niveaux d'énergie discrets, souvent visualisés sous forme de coquilles, entourant le noyau atomique. Une coquille doit être remplie avant qu’un électron puisse passer à un niveau d’énergie plus élevé. La capacité de chaque coquille diffère et les distributions électroniques réelles s'écartent des simples orbites circulaires.
La première couche peut contenir jusqu’à deux électrons; l'hydrogène (1e⁻) et l'hélium (2e⁻) n'ont que cette coque. La deuxième couche contient huit électrons, la troisième 18 et la quatrième 32.
Au sein de chaque coque, des sous-couches, notées s, p, d et f, représentent des divisions énergétiques plus fines. La sous-couche s contient deux électrons ; p en contient six ; d en détient dix ; f en contient quatorze. Chaque sous-couche successive peut contenir quatre électrons de plus que la précédente.
La configuration électronique d’un atome s’écrit sous la forme d’une séquence de numéros de coquille, de lettres de sous-couche et de nombre d’électrons. Par exemple, le bore (5e⁻) est décrit comme 1s² 2s² 2p¹ , indiquant deux électrons dans la sous-couche s de la première couche, deux dans la sous-couche s de la deuxième couche et un dans la sous-couche p de la deuxième couche.
Les formes de densité de probabilité diffèrent selon les sous-couches. s les sous-coquilles sont sphériques; Les sous-coquilles p ressemblent à des haltères. Chaque orbitale p peut héberger deux électrons, donc une sous-couche p complète contient trois de ces orbitales, totalisant six électrons.
Les électrons ne suivent pas de trajectoires circulaires fixes; au lieu de cela, ils existent sous forme de nuage de probabilité. Dans un sous-niveau s, les deux électrons occupent une région sphérique, mais ils peuvent être trouvés n’importe où dans ce volume à tout instant. La mécanique quantique permet à l'électron d'exister au-delà des limites classiques, créant un nuage diffus de probabilité qui s'applique à toutes les sous-couches.
