Par Kylene Arnold – Mis à jour le 30 août 2022
Décrire les états des électrons dans les atomes peut s’avérer difficile. Sans terminologie précise, les malentendus abondent. Les physiciens résolvent ce problème en utilisant quatre nombres quantiques qui identifient de manière unique l’orbitale de chaque électron. Ces chiffres révèlent également combien d'électrons un atome peut contenir dans sa coque externe, ou de valence.
Pour calculer le nombre total d'électrons pour un ensemble donné de nombres quantiques :1) Comptez les orbitales entièrement occupées en dessous du nombre quantique principal. 2) Ajoutez les électrons dans ces orbitales complètes. 3) Ajoutez les électrons dans toutes les sous-couches entièrement occupées jusqu'au nombre quantique angulaire. 4) Pour la sous-couche finale, ajoutez deux électrons pour chaque valeur de nombre quantique magnétique autorisée jusqu'à celle spécifiée. La somme est le nombre maximum d'électrons que l'atome peut contenir.
Le nombre quantique principal (n) vous indique combien de coquilles sont remplies avant celle en cours. Soustrayez un de n pour trouver le nombre de coques inférieures complètement remplies.
Chaque couche peut contenir un nombre maximum d'électrons :2 dans la première (n=1), 8 dans la seconde (n=2), 18 dans la troisième (n=3), 32 dans la quatrième (n=4), et ainsi de suite. Additionnez ces valeurs pour tous les obus entièrement occupés.
Le nombre quantique angulaire (l) désigne le type de sous-couche :0 =s, 1 =p, 2 =d, 3 =f. Par exemple, l=1 correspond à un sous-shell p.
For each subshell below the one indicated by l, add its maximum electron capacity:s =2, p =6, d =10, f =14. If l=1 (p), add 2 from the s subshell. Si l=2 (d), ajoutez 2 de s et 6 de p, pour un total de 8.
Additionnez les nombres des étapes 2 et 4. Cela donne le nombre d'électrons jusqu'à la dernière sous-couche entièrement occupée de la coque actuelle.
Le nombre quantique magnétique (m) spécifie l'orientation des orbitales au sein d'une sous-couche. Cela va de –l à +l. Pour l=1, les m valeurs possibles sont –1, 0, +1.
Répertoriez toutes les valeurs m autorisées par ordre croissant et comptez combien précèdent ou égalent le m donné. Chaque orientation peut contenir deux électrons (tourner vers le haut et vers le bas).
Multipliez le nombre d'orientations comptées par 2 et ajoutez-le au total de l'étape 5. Le résultat est le nombre maximal d'électrons pour l'atome décrit par les nombres quantiques (n, l, m).
Exemple :Pour (n=4, l=1, m=0), il y a 3 coquilles entièrement remplies (28 électrons) + 2 électrons de la sous-couche s (total 30). Avec l=1, les m valeurs possibles sont –1, 0, +1 ; jusqu'à m=0, il y a deux orientations, ajoutant 4 électrons. L'atome peut contenir 34 électrons au total.
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