Salut,
D'après la formule de remplissage des couches électroniques, la couche K (n =1) peut contenir 2 électrons, L (n=2) : 8 électrons, M (n=3) : 18 électrons, N (n=4) : 32 électrons, etc...
Toutefois, lorsque je regarde le tableau périodique des éléments, la 3e ligne ne comporte que 8 éléments, et non 18. La 4e en a 18, et non 32, etc...
Il y a donc quelque chose que je ne comprends pas !
Help !
Merci.
En effet les lignes ne correspondent pas totalement aux périodes. Je pense que cela est dû à l'ordre de remplissage des sous-couches électroniques. Lorsque tu remplis la 3ème période, l'ordre est : 3s 3p 4s 3d 4p etc... Donc si tu veux les éléments 3d se trouvent dans le tableau après les 4s : c'est-à-dire les éléments de 21 à 30 (de Sc à Zn). Tu as bien 10 éléments ce qui fait 18 si tu les additionnent à ceux de la 3ème ligne du tableau.
Donc par conséquent le bloc d serait constamment en "retard" d'une ligne ?Envoyé par Karagluckman
Et d'où vient la formule 2n² puisque une ligne du tableau périodique ne peut contenir que 18 électrons au maximum ?
Tout ceci n'est pas très clair...
Le tableau n'est pas un reflet direct des couches à proprement parler par rapport à ses lignes. Puisque comme tu le disais par exemple : au niveau de la 4ème période on peut lpacer 2x4²=32 électrons. Si on respectait le principe une ligne = une période dans le tableau, la 4ème ligne du tableau ferait 32 éléments et la 1ère 2 éléments... Pas très pratique. Comme je te l'ai dit tout à l'heure le tableau est en fait classé avec l'ordre de remplissage des sous couches. Or au départ (1s 2s 2p 3s 3p) l'ordre de remplissage correspond à l'ordre "normal". Mais à partir du 18ème élément (donc 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6) l'ordre de remplissage ne correspond plus. Donc les éléments 3d viendront se placer après les 4s. Et puis le remplissage continue : 4s 3d 4p 5s etc... Il y aura donc effectivement un décalage à chaque fois. Et quand on arrive aux sous-couches f, alors les lignes seraient beaucoup trop longues. A ce moment là on rajoute les lignes en dessous du tableau (regarde bien les numéros atomiques des éléments pour comprendre). Si tu ne comprend pas trop les histoires de remplissage, je te laisse te référer à la règle de Klechkowski.
Ok ça m'rassure. Je cherchais désespéremment une erreur dans mon raisonnement, mais il s'agissait tout simplement d'une incohérence entre le tableau périodique et la règle de remplissage de Klechkowski. Par ailleurs, j'ai remarqué que le bloc f commence par n=4 (... 5p 6s 4f 5d 6p...) alors que ses élements commencent à la 6e ligne.
Tout compte, fait je pense que c'est cette formule (2n²) qui m'a embrouillé l'esprit. D'ailleurs, je n'ai trouvé ni son origine, ni son utilité. Car mise à part cette incohérence de ligne pour les blocs d et f, la régle de remplissage de Klechkowski semble être en parfait accord avec le tableau périodique.
Quoi qu'il en soit, merci pour tes réponses.
A+
Bonjour Snave33
le constat de 2*N2 est une simplification qui refléte les états quantiques de chaque couche.
Si tu observes la progression qu'elle donne, tu as 2; 8; 18; 32; etc..
ce qui correspond à 2; 2+6; 2+6+10; 2+6+10+14; etc..
chacun de ces nombres donne le nombre d'électrons des sous-couches liées.
Pourquoi 6, pourquoi 10 ?
Parce que ce sont des doublets d'électrons en rapport avec les nombres quantiques 3; 5; 7; etc..
Pourquoi des doublets ?
Parce que l'électron à 2 états de spin possibles, +1/2 ou -1/2.
Donc pour la case quantique 7 on peut en loger 14 sans qu'ils se gênent dans leurs orbitales.
L'electronique, c'est fantastique.
Oh curieuxdenature !
Grâce à toi tout s'éclaircit ! Je n'avais pas pensé à additionner les sous-couches entre elles !
Merci !
Mise à part ceci, y-aurait il une explication logique au fait de cet ordre de remplissage étrange : ... 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ ... ? Vue que la 3e période du tableau périodique ne comporte que 8 élements, et non 18, pourquoi 3d¹⁰ (Le 3 est sensé représenter la couche principale non ? C'est à dire le numéro de la période si j'ai bien compris.)
Dernière modification par Snave33 ; 10/07/2009 à 12h34.
En fait l'ordre de remplissage se fait par "n+l" croissant, avec n le nombre quantique principal (il correspond à la période) et l le nombre quantique secondaire (qui correspond à la sous couche). Et s'il y a égalité c'est la sous couche avec le "plus petit n" qui se remplit d'abord. Donc dans notre cas : pour les orbitales 3s, 3p et 3d le n+l est égal respectivement à 3, 4 et 5 (s -> l=0 p -> l=1 d -> l=2) et pour les orbitales 4s et 4p le n+l est égal à 4 et 5. Donc en appliquant les règles que je viens de citer, on a bien 3s (3), 3p (4), 4s (4), 3d (5), 4p (5). Tu comprends mieux ?
Karagluckman ! Pas bête du tout ça ! J'avais oublié cette règle ! Merci !
Ça explique le fait que 3d soit après 4s... mais pas le fait qu'on place 18 électrons sur la 3e ligne !Enfin bon, j'commence à mieux comprendre les choses, et ça, ça m'plait !
Dernière modification par Snave33 ; 10/07/2009 à 15h29.
Bonsoir Snave33.
Il me semblait pourtant que tu avais fait le lien entre les deux formulations suivantes :Non ?Grâce à toi tout s'éclaircit ! Je n'avais pas pensé à additionner les sous-couches entre elles !
... 3s² 3p6 4s² 3d10 4p⁶ ... ?
Duke.
Salut,
Je vais essayer de reformuler ma question de façon plus claire :
Pourquoi :
- Les élements ayant 21 ≤ Z ≤ 30 appartiennent-ils à la couche M, et non N ?
- Les élements ayant 57 ≤ Z ≤ 70 appartiennent-ils à la couche N, et non P ?
- Les éléments ayant 89 ≤ Z ≤ 102 appartiennent-ils à la couche O, et non Q ?
Bonjour Snave33
c'est pourtant bien le cas, de 19 à 36 la couche externe est la couche N (ou 4).
A partir du Potassium c'est la sous-couche 4s qui commence à se remplir, à partir du Scandium la sous-couche 3d entame son remplissage, c'est une couche interne par rapport à 4s qui est complète (2 au maxi sur la 's').
L'electronique, c'est fantastique.
Salut,
D'après ce tableau périodique, qui m'a l'air sérieux, on voit bien le décalage d'une ligne pour le bloc d et de deux lignes pour les bloc f lorque l'on clique sur un élément ou que l'on se positionne, dans le menu "propriété", sur l'onglet "couche".
De plus, dans la notation "3d", le 3 signifie par définition 3e ligne. Donc on ne peut pas vraiment dire que de Z=19 à Z=36, la couche externe soit la couche N (qui correspond à la 4e ligne).
Dernière modification par Snave33 ; 11/07/2009 à 12h15.
jusqu'à nouvel ordre, la couche la plus externe
Pour H et He c'est la couche K soit 1.
Pour Li à Ne c'est la couche L soit 2
Pour Na à Ar c'est la couche M soit 3
Pour K à Kr c'est la couche N soit 4.
etc..
tu confonds couche externe et ordre de remplissage.
Pour le Sc par exemple, l'énergie des 2 électrons de la couche externe 4s sont de 6.56 et 12.789 eV, celui de la couche 3d est de 24.749 eV, donc bien plus près du noyau.
La couche 3 se scinde en 3 parties, déjà dit, 3s; 3p; 3d
dans le K ce n'est pas parce que la sous-couche 3d n'est pas occupée que la couche 3 n'existe pas, les sous-couches 3s et 3p sont bien là, elles.
regarde comment sont occupées les 19 électrons du Potassium :
L'electronique, c'est fantastique.
Pour en remettre une couche
voilà pour le Rb élément 37 couche O soit 5
L'electronique, c'est fantastique.
Sanav33, je t'ai trouvé une video
http://utv.u-strasbg.fr/series.asp?i...&idtypeMedia=1
L'electronique, c'est fantastique.
Merci de prendre sur ton temps pour m'expliquer les choses mais j'ai du mal à bien comprendre tes explications.
Quant à la vidéo, j'suis sur mac, et il me faudrait internet explorer pour la lire (qui ne se fait plus sur mac) !
Enfin bon, quoi qu'il en soit, cette discussion m'a permis d'éclaircir un peu mon esprit, et j'en remercie les participants.
A+
Bonjour Snave33
la nuit porte conseil dit-on, et puisqu'il ne faut pas rester sur une question non résolue, voilà un exemple de configuration générée par un petit programme écrit en fortran.
Il donne un tas d'infos sur la configuration électronique de tous les atomes du tableau de Mendeleiev.
C'est probablement bien au dessus de ce que tu as appris mais bon, comme on en sait jamais trop...
En le détaillant tu vois que la couche la plus externe du Scandium, élement 21 est bien la 4s, qu'elle a 2 électrons et que la 3d n'en a qu'un.
3d 1 3.000000 3.00 1.587532 -13.605692
4s 2 3.000000 3.70 2.414812 -8.944575
les nombres en gras donnent les rayons électroniques en Angstroems (10-10 m, unitée obsolète mais toujours utilisée par les "vieux")
Source:--------------------------------------------
S L A T E R
- Calcul des orbitales atomiques
selon J.C.Slater Phys.Rev. 36 (1930) 57
--------------------------------------------
Le modele de Slater utilise les constantes suivantes
constantes d'ecran :
1s - 1s : 0.31
ns - ns : 0.35
ns - (n-1)s : 0.85
effective n:
n = 1 2 3 4 5 6 7
n_eff= 1.00 2.00 3.00 3.70 4.00 4.20 4.30
Donnez le Numero atomique de l'element
Symbole de l'element : Sc
le noyau correspond au gaz rare : Ar
Configuration Electronique calculee selon <the Aufbau Principle> :
Couche 1 (1s): 2 electrons
Couche 2 (2s): 2 electrons
Couche 3 (2p): 6 electrons
Couche 4 (3s): 2 electrons
Couche 5 (3p): 6 electrons
Couche 6 (3d): 1 electrons
Couche 7 (4s): 2 electrons
Couche 8 (4p): 0 electrons
Charge totale: 0
Calcul de l'energie totale :
Couche ; Occupation; Z effectif ; n effectif; rayon (u.a.); energie (u.a.)
1s 2 20.690000 1.00 0.048333 -214.038050
2s 2 16.850000 2.00 0.237389 -35.490313
2p 6 16.850000 2.00 0.237389 -35.490313
3s 2 9.750000 3.00 0.923077 -5.281250
3p 6 9.750000 3.00 0.923077 -5.281250
3d 1 3.000000 3.00 3.000000 -0.500000
4s 2 3.000000 3.70 4.563333 -0.328707
Aussi en Angstrom et ElectronVolts
Couche; Occupation; Z effectif ; n effectif; rayon (A) ; energie (eV)
1s 2 20.690000 1.00 0.025576 -5824.271539
2s 2 16.850000 2.00 0.125621 -965.740517
2p 6 16.850000 2.00 0.125621 -965.740517
3s 2 9.750000 3.00 0.488471 -143.710121
3p 6 9.750000 3.00 0.488471 -143.710121
3d 1 3.000000 3.00 1.587532 -13.605692
4s 2 3.000000 3.70 2.414812 -8.944575
TOTAL (en 1/2 a.u.) : -1510.8120283418557
TOTAL (en eV): -20555.643021757718
TOTAL (en a.u.): -755.4060141709278
TOTAL (en cm-1): -1.6579245659304816E+8
TOTAL (en kJ/mol): -1983318.2031514856
RAYON ATOMIQUE (en Angstrom): 2.41481218
energies d'ionisations :
ETOTAL (eV) = -20555.643021757718
Ionisation No 1 avec l'energie 6.735762 (eV) 0.247535 (u.a.)
Ionisation No 2 avec l'energie 11.153388 (eV) 0.409879 (u.a.)
Ionisation No 3 avec l'energie 13.605692 (eV) 0.500000 (u.a.)
Ionisation No 4 avec l'energie 70.190253 (eV) 2.579444 (u.a.)
Ionisation No 5 avec l'energie 88.973667 (eV) 3.269722 (u.a.)
Ionisation No 6 avec l'energie 108.868212 (eV) 4.000833 (u.a.)
Ionisation No 7 avec l'energie 129.873888 (eV) 4.772778 (u.a.)
Ionisation No 8 avec l'energie 151.990696 (eV) 5.585556 (u.a.)
Ionisation No 9 avec l'energie 199.928084 (eV) 7.347222 (u.a.)
Ionisation No 10 avec l'energie 174.848259 (eV) 6.425556 (u.a.)
Ionisation No 11 avec l'energie 225.007910 (eV) 8.268889 (u.a.)
Ionisation No 12 avec l'energie 681.985308 (eV) 25.062500 (u.a.)
Ionisation No 13 avec l'energie 758.058133 (eV) 27.858125 (u.a.)
Ionisation No 14 avec l'energie 836.631004 (eV) 30.745625 (u.a.)
Ionisation No 15 avec l'energie 917.703921 (eV) 33.725000 (u.a.)
Ionisation No 16 avec l'energie 1001.276883 (eV) 36.796250 (u.a.)
Ionisation No 17 avec l'energie 1176.756295 (eV) 43.245000 (u.a.)
Ionisation No 18 avec l'energie 1086.516543 (eV) 39.928750 (u.a.)
Ionisation No 19 avec l'energie 1266.996047 (eV) 46.561250 (u.a.)
Ionisation No 20 avec l'energie 5648.432937 (eV) 207.576100 (u.a.)
Ionisation No 21 avec l'energie 6000.110141 (eV) 220.500000 (u.a.)
recalcul de l'energie totale, eV: -20555.643021757718
C'est complet.
L'electronique, c'est fantastique.
Wahou curieuxdenature tu emploies les grands moyens ! En tout cas sympa de prendre du tempsBon je vais essayer à mon tour une ultime explication.
Snave33 ce que je vais dire est uniquement dans un but de compréhension, ce n'a pas de réalité au niveau atomistique (si tu veux aller plus loin je te laisse regarder un peu les théories quantiques
Maintenant il faut prendre le 2ème paramètre en compte qui est que l'ordre de remplissage n'est pas le même que l'ordre dans lequel sont disposés ces couches. Je ne reviens pas sur l'ordre puisqu'on en a déjà parlé. Mais je vais juste revenir sur la 3ème période (3ème couche). On a vu que l'ordre de remplissage par n+l croissant donnait : 3s 3p 4s 3d. Donc si tu imagines que l'on veuille remplir entièrement la 3ème période. On va mettre un premier électron qui va aller dans la sous couche 3s. Puis un deuxième qui va donc aller dans la même sous couche et ainsi la saturer (puisqu'une sous couche s peut contenir 2 électrons). Si on rajoute un électron, on va commencer à remplir la 3p. Puis en continuant on va finir par saturer cette sous couche avec 6 électrons : 3p6. Maintenant si on rajoute un électron, alors celui ci va aller se loger dans la sous couche 4s. Puis le siuvant également. Cette sous couche va alors être saturée. Donc en continuant à remplir on va remplir la sous couche 3d ! Et si on veut la saturer on mettra 10 électrons : 3d10. Mais ce n'est pas parcequ'ils seront arrivés en dernier qu'ils seront les plus externes !! Il iront bien se loger dans la 3ème couche concentrique dont je parlais au début, alors qu'il y a aura 2 électrons (les 4s) sur la 4ème couche concentrique.
Donc au final les élément 3d sont bien à leur place dans le tableau puisque leur couche externe est bien la 4ème période CQFD
Oh merci de prendre autant de temps à m'expliquer ça curieuxdenature et Karagluckman ! J'me sens redevable maintenant !
Donc si j'ai bien compris (arf, ça c'est pas sûr), lorque l'on parle de sous-couche "3d", le 3 fait référence à la 3e couche électronique, et non à la 3e ligne du tableau périodique ? (qui sont 2 choses bien distinctes ?)
Voilà c'est tout à fait çà. En fait les couches et les lignes du tableau sont implicitement liées mais comme l'ordre de remplissage ne suit pas exactement l'ordre croissant des couches et sous couches, le tableau ne correspond plus exactement à l'ordre croissant à partir d'un certain stade (les électrons 4s et 3d). Les lignes du tableau correspondent en fait aux couches de valence des éléments. En effet par exemple pour le titane Ti : sa configuration électronique est ...3s2 3p6 3d2 4s2. Si des électrons sont à venir, ils viendront remplir la sous couche 3d. Pour autant, la couche de valence du Ti est bien la 4ème. D'où sa place dans la 4ème ligne, même si la couche 3 n'est pas complète. Le tableau est un tableau notamment utilisé en chimie. Or en chimie ce sont les électrons de valence qui réagissent, donc l'organisation du tableau et son utilité sont tout à fait justifiées.
Miracle, j'ai compris.
Merci énormément.
Les cases quantiques n'ont maintenant plus de secret pour moi !
A+, et encore merci.
Oups, une nouvelle question.
En conséquence de ce dont on vient de parler, les élements qui ont leur sous-couche 3d incomplète ont-ils tous 2 électrons de valence ? (ceux de 4s² ?)
Alors d'après ce qu'on vient de dire oui. Mais comme toujours il existe des exceptionsEn effet il va exister des cas de stabilité particuliers (car il faut toujours avoir en tête que tout ce qui nous entoure cherche toujours à être dans un état d'énergie minimum). Ce qui confère la stabilité à un élément est le fait que ses sous couches soient juste saturées. Par exemple, les gaz rares qui sont extrêmement stables sont des structures qui se terminent en Xp6 (avec X la période différant selon les gaz rares), sauf He qui est en 1s2 (mais c'est tout de même une sous couche saturée).
Mais des éléments peuvent être stabilisés si les sous couches de valence sont à moitié pleines. Je te donne un exemple : le chrome Cr. Son numéro atomique est 24, donc il possède 24 électrons, donc sa structure électronique devrait être : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d4. Mais on sait qu'une sous couche d peut accueillir 10 électrons et une s 2 électrons. Donc si on remplit normalement les sous couches jusqu'à la 3p6, il reste 6 électrons à placer dans le cas du chrome. Ce qui va alors se passer est qu'au lieu de remplir entièrement la sous couche 4s et ensuite commencer à compléter la 3d (çà donnerait ce que j'ai marqué plus haut), chacune de ces sous couche va se remplir à moitié pour donner 3d5 4s1. On aura bien placé les 6 électrons, et la configuration sera alors plus stable que d'avoir 3d4 4s2.
Cet exemple sera donc valable à chaque fois qu'on se retrouvera dans le cas où on se serait arrêté sur (X)d4 (X+1)s2. Mais il existe également d'autres cas où une configuration avec une meilleure stabilité pourra être obtenue par simple transfert d'électrons entre sous couches adjacentes. Compris ?
Re
en gros tous les métaux de transitions ont une valence 2, c'est le nombre d'électrons de la couche 4s (aux exceptions près que sont le chrome et le cuivre qui n'ont qu'un él. sur la 4s)
En fait le lien que tu as donné est sérieux dans sa description, la sous-couche 3d est bien l'état fondamental des 10 métaux de transistions (Sc à Zn) mais quand on parle de propriétés chimiques, on parle des intéractions avec d'autres éléments et là on a des changements de niveaux d'énergies.
Ce n'est donc pas contradictoire de dire que la 3d est la couche externe, c'est la plus stable, certes, mais dès qu'un électron est éjécté il y a un réarrangement des orbitales qui donnent à l'atome ionisé des propriétés que n'ont pas les atomes neutres.
Et là, tout se passe comme si c'était la 4s qui est à l'extérieur, l'atome recalcule l'énergie de chaque électron dès qu'un de ceux ci est accaparé par un autre lascar.
J'espère que je suis clair (j'en doute un peu mais bon).
L'electronique, c'est fantastique.
Voilà c'est que que je viens de te détailler en fait.
Ok j'ai compris. J'en déduis que tous les élements de la colonne du Chrome et du Zinc font figure d'exception.
Mais ne faut-il pas faire une distinction entre les notions de valence et d'électrons de valence ?
Les électrons de valence sont ceux de la couche la plus externe, ça c'est bien clair.
Après quelques recherches, la valence semble être le nombre de liaions que peut faire un atome au sein d'une molécule.
Comment déterminer la valence ?
S'agit-il du nombre de cases quantiques à moitié remplies (ne possédant qu'un seul électron) ?
Si tel est le cas, comment expliquer que le Carbone puisse effectuer 4 liaisons ?
Chrome et Cuivre*
Quand on parle de valence on se réfère peut-être plus à la couche et quand on parle d'électrons de valence peut-être plus aux électrons eux-mêmes mais il ne me semble pas que la différence entre les deux termes soit importante, puisque le nombre de liaisons qu'un atome peut faire est directement lié à son nombre d'électrons de valence.
Par contre il faut que tu aies quelquechose en tête : tout ce dont on vient de parler correspond aux états fondamentaux des éléments. C'est-à-dire comme si on prenait cet atome tout seul, isolé, d'un point de vue théorique. Mais ensuite les éléments peuvent réaranger leur configuration électronique si ceci leur permet une meilleur stabilité, ou encore pour une autre raison. Par exemple pour le carbone, sa configuration comme on la voit dans la quasi totalité des molécules ayant du carbone, n'est pas 2s2 2p2 mais 2s1 2p3 (configuration excitée) ce qui permet d'avoir les 2 sous couches à moitié remplies (stabilité), et ainsi de pouvoir former 4 liaisons : c'est alors un élément tétravalent. Donc il ne faut pas confondre les configurations fondamentales (ce dont on a parlé depuis le début) et les configurations excitées qui sont souvent présentes dans le monde réel.
Ok merci.
Et dans le cas des éléments de transition de la 4e ligne, vue que l'orbitale 4s est remplie, et que cela reste la couche périphérique, comment font-ils pour participer à des liaisons covalentes ?
