Configuration electronique

[enitnaf]

Bonsoir a tous,
J'ai une question concernant mon cours sur les structures électroniques

Lorsqu'on écrit la structure des atomes ainsi par ordre d'énergie croissante:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6

Où se séparent les couches ? Parce que d'un côté dans mes exos en TD j'ai l'impression qu'on sépare les couches ainsi:
1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6 7s2 5f14 6d10 7p6

Et d'un autre côté sur de nombreux sites je trouve autre chose, je cite : "Chaque valeur du nombre quantique principal n définit une couche électronique, de sorte que tous les électrons possédant le même nombre n appartiennent à la même couche, donc en gros 1s forme une couche, 2s 2p forme une couche, 3s 3p 3d forme une couche...Etc

Parce que du coup quand on me dit que les e- de valence sont ceux sur la dernière couche, je ne sais pas lesquels il faut compter



Par exemple l'atome suivant : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d3

les électrons de la dernière couche sont ceux des orbitales 4s2 4p6 4d3 ou 5s2 4d3?

J'espère que j'ai réussi à vous expliquer assez clairement mon problème, merci infiniment d'avance pour vos réponses!
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[Resartus]

Bonjour,
Pour ce qui est de l'ordre de remplissage des atomes neutres, il faut se référer aux règles de Klechkowski (on dit aussi Ausbau ou Madelung)
qui est l'ordre suivant : 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s... (on remplit selon n+l croissant : 3d=3+2 passe ainsi après 4s=4+0 )
Toutefois, il faut savoir que cette règle commence à avoir des exceptions à partir de la 4ème période, avec le Chrome puis le Cuivre, puis beaucoup d'autres quand on arrive aux couches suivantes.

Pour les ions positifs, c'est plus simple. On revient à l'ordre de remplissage selon n, et pour le même n, l croissant

Pour l'écriture, on peut mettre la configuration dans l'ordre qu'on veut. Il est commode de remplacer toutes les couches jusqu'au gaz rare en dessous par le symbole de ce gaz : par exemple le Fer va être écrit :
[Ar] 4s2 3d6 ou [Ar] 3d6 4s2

Pour les électrons de valence, c'est un peu plus subtil :
pour les atomes les plus légers, ce sont les électrons qui dépassent ce gaz rare :
Oxygène : 6 électrons de valence, Phosphore 5
Pour les atomes plus lourds dont la couche d est complète et p est en cours de remplissage, on compte les p+s de la dernière couche : par exemple gallium valence 3.
Sur certains tableaux périodiques, le numéro romain de la colonne va indiquer ce nombre (la colonne du Fluor sera numérotée non pas 17 mais VII)

Par contre, pour les métaux de transition (couche d en cours de remplissage), on aura assez souvent utilisation de tout ou partie de ces électrons d, et la notion d'électron de valence devient plus floue : par exemple, selon les cas, le Fer n'utilisera que deux électrons (les 4s2) mais parfois il va en perdre 3 (pour arriver à une couche d semi-remplie) voire utiliser les 8 (couche d entière).

On voit parfois la notion "d'électrons de valence internes" pour ces électrons d.
Mais la réalité est qu'on arrive avec les métaux de transition aux limites de ce que la théorie de la valence peut prédire. Il faudra passer à des théories plus compliquées, que vous apprendrez plus tard...

[enitnaf]

Merci beaucoup pour votre réponse

Néanmoins deux questions subsistent:
Si on me demande "écrivez les cases quantiques de la dernière couche électronique" de l'atome dont la structure est 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d3, je fais les cases 4p 5s 4d ou seulement 4p 4d?

Et après oui comme vous l'avez dit je sais que lorsque la sous couche d est remplie (10 electrons) on ne les compte pas comme e- de valence;
mais qu'en est-il des f?
si on a [Xe] 6s2 4f14 5d10 6p5 , il y a 2+14+5=21 électrons de valence? or d'apres le tableau periodique colonne VII il ne devrait y en avoir que 7... ?

merci

[Resartus]

Bonjour,
Ni l'un ni l'autre.... Les 4p6 appartiennent au gaz rare en dessous (le Krypton). On pourrait se contenter des 4d3 (dernière couche en cours de remplissage), mais il vaut mieux considérer aussi les 5s2 : 5s2 4d3, car tous ces électrons peuvent jouer. D'ailleurs, cet exemple serait faux, car il s'agit du Niobium, qui est en réalité [Kr] 4d4 5s1 (c'est une autre des exceptions à la règle de l'aufbau).

Et pour la deuxième question on ne compte que s+p (les d ou f entièrement remplis ne comptent plus). C'est un halogène : l'astate, ultra radioactif, mais qui a bien des propriétés comparables à l'iode (accumulation dans la thyroide notamment)

[A voir en vidéo sur Futura]

[enitnaf]

Ah oui mince pour le premier exemple je me suis trompée oui

Pour les f d'accord merci beaucoup

Et donc en reprenant le deuxième exemple si on me demande d'écrire les cases quantiques de la derniere couche j'ecris les cases 6s 4f 5d 6p (je garde bien 4f et 5d c'est ça ?) et si on me demande les e- de valence je ne compte que ceux de s et p?