Cases quantiques

[invite472b3a7e]

Structure électronique, cases quantiques et classification périodique : le b.a.-ba

• Les cases quantiques et la structure électronique :
  Les orbitales s sont représentées par 1 case quantique
  Les orbitales p sont représentées par 3 cases quantiques
  Les orbitales d sont représentées par 5 cases quantiques
  Les orbitales f sont représentées par 7 cases quantiques
  Chaque case contenant au maximum 2 électrons de spins opposés (Règle de Hund).
  Un électron est représenté par une flèche.
  Par conséquent, il y aura maximum 2 flèches de sens opposé dans une même case.
  
  L'odre des sous-couches est le suivant :
  1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p
  (règle de Klechkowski... qui se retient avec un petit tableau à double entrée tout bête )
  /
• Structures électroniques des premiers éléments :
  H : 1 e^- sur la couche 1
  répartition électronique : 1s¹
  1 flèche vers le haut (ou le bas) dans la case 1s
  
  He : 2 e^- sur la couche 1
  répartition électronique : 1s²
  1 flèche en plus par rapport à H dans l'autre sens dans la case 1s
  => La case 1s est saturée.
  
  Li : 2 e^- sur la couche 1 et 1 sur la couche 2
  répartition électronique : 1s²2s¹
  on rajoute 1 flèche vers le haut (ou vers le bas) dans 2s (par rapport à He d'où l'écriture [He]2s¹ pour la structure de Li)
  
  Be : 2 e^- sur la couche 1 et 2 sur la couche 2
  répartition électronique : 1s²2s²
  on rajoute une flèche dans l'autre sens dans la case 2s par rapport à Li
  => La case 2s est saturée.
  
  B : 2 e^- sur la couche 1 et 3 sur la couche 2 dont 2 dans 2s et 1 dans 2p.
  répartition électronique : 1s²2s²2p¹
  une flèche en plus dans une des cases de 2p
  
  C : 2 e^- sur la couche 1 et 4 sur la couche 2 dont 2 dans 2s et 2 dans 2p.
  répartition électronique : 1s²2s²2p²
  Attention ! La flèche à rajouter par rapport à B est dans le même sens et dans une autre case de 2p !
  
  N : 2 e^- sur la couche 1 et 5 sur la couche 2 dont 2 dans 2s et 3 dans 2p.
  répartition électronique : 1s²2s²2p³
  Attention ! La flèche à rajouter par rapport à B (et C) est dans le même sens et dans la dernière case libre de 2p !
  => La couche 2p est à moitié remplie (important car énergétiquement stable)
  
  O : 2 e^- sur la couche 1 et 5 sur la couche 2 dont 2 dans 2s et 4 dans 2p.
  répartition électronique : 1s²2s²2p⁴
  Attention ! La flèche à rajouter par rapport à N est dans le sens opposé dans une case de 2p (déjà occupée par 1 e-)
  
  On termine avec
  F : 1s²2s²2p⁵
  et
  Ne : 1s²2s²2p⁶
  => La couche 2p est saturée.
  
  Le raisonnement est le même pour la suite... et comme partout, il y a bien sûr des exceptions.
  /
• La structure électronique et les blocs de la classification périodique des éléments.
  * Les 2 premières colonnes correspondent au remplissage de la sous-couche s (ns¹ et ns²). => bloc s
  
  * Les 6 dernières colonnes correspondent au remplissage de la sous-couche p (ns²p¹ jusqu'à ns²p⁶). => bloc p
  
  * Les éléments de transition (10 colonnes) correspondent au remplissage de la sous-couche d (ns²p⁶d¹ jusqu'à ns²p⁶d¹⁰).
  => bloc d
  
  * Les Lanthanides et Actinides (2 lignes de 14 colonnes) correspondent au remplissage de la sous-couche f (ns²p⁶d¹⁰f¹ jusqu'à ns²p⁶d¹⁰f¹⁴).
  => bloc f
  
  Cependant il y a des exceptions (toujours elles) :
  - La première déjà est l'hélium (He) : en 1s², il devrait se situé dans la deuxième colonne du tableau mais la couche s étant remplie (ou saturée) il apparaît dans la dernière colonne et fait partie des gaz rares - qui sont chimiquement stables et ne réagissent que très peu à cause de leur couche périphérique remplie (le Xénon est un peu à part mais cela est déjà traité dans un autre post).
  - Ensuite dans les éléments de transition, il y a quelques exceptions, notamment le cuivre qui, pour se stabiliser, n'a pas la configuration attendue (cela a déjà été abordé aussi dans un autre post), il y en a d'autres encore...
  - dans le bloc f, là il y a pas mal de "bousculades" côté structure électronique... Je vous laisse chercher les configurations si ça vous intéresse mais ce bloc est peu traité (à cause, sans doute, du nombre important de ces exceptions !?!)
  /
• Complément :
  Vous pouvez aller voir aussi ce magnifique site (en anglais).
  Choisissez un élément (au hasard ou pas).
  Descendez un peu sur la gauche
  > Electronic properties > Electronic configuration et vous pourrez découvrir le remplissage des cases quantiques suivant le nombre d'électrons

PS : Ce post est un medley de deux de mes réponses antérieures...

message de philochimio:les exceptions à la règle empirique de klechkovski sont en réalité des captations récurrentes d'électrons ns par lecettes demi sous couches (n-1)d ou d'électrons nd par les demi sous couches (n-1)f ces demi sous couches ayant tendance à se compléter par anticipation. Je peux fournir un classement des configurations rendant caduque cette "règle"
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Structure électronique, cases quantiques et classification périodique : le b.a.-ba

• Les cases quantiques et la structure électronique :
  Les orbitales s sont représentées par 1 case quantique
  Les orbitales p sont représentées par 3 cases quantiques
  Les orbitales d sont représentées par 5 cases quantiques
  Les orbitales f sont représentées par 7 cases quantiques
  Chaque case contenant au maximum 2 électrons de spins opposés (Règle de Hund).
  Un électron est représenté par une flèche.
  Par conséquent, il y aura maximum 2 flèches de sens opposé dans une même case.
  
  L'odre des sous-couches est le suivant :
  1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d, 7p
  (règle de Klechkowski... qui se retient avec un petit tableau à double entrée tout bête )
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• Structures électroniques des premiers éléments :
  H : 1 e^- sur la couche 1
  répartition électronique : 1s¹
  1 flèche vers le haut (ou le bas) dans la case 1s
  
  He : 2 e^- sur la couche 1
  répartition électronique : 1s²
  1 flèche en plus par rapport à H dans l'autre sens dans la case 1s
  => La case 1s est saturée.
  
  Li : 2 e^- sur la couche 1 et 1 sur la couche 2
  répartition électronique : 1s²2s¹
  on rajoute 1 flèche vers le haut (ou vers le bas) dans 2s (par rapport à He d'où l'écriture [He]2s¹ pour la structure de Li)
  
  Be : 2 e^- sur la couche 1 et 2 sur la couche 2
  répartition électronique : 1s²2s²
  on rajoute une flèche dans l'autre sens dans la case 2s par rapport à Li
  => La case 2s est saturée.
  
  B : 2 e^- sur la couche 1 et 3 sur la couche 2 dont 2 dans 2s et 1 dans 2p.
  répartition électronique : 1s²2s²2p¹
  une flèche en plus dans une des cases de 2p
  
  C : 2 e^- sur la couche 1 et 4 sur la couche 2 dont 2 dans 2s et 2 dans 2p.
  répartition électronique : 1s²2s²2p²
  Attention ! La flèche à rajouter par rapport à B est dans le même sens et dans une autre case de 2p !
  
  N : 2 e^- sur la couche 1 et 5 sur la couche 2 dont 2 dans 2s et 3 dans 2p.
  répartition électronique : 1s²2s²2p³
  Attention ! La flèche à rajouter par rapport à B (et C) est dans le même sens et dans la dernière case libre de 2p !
  => La couche 2p est à moitié remplie (important car énergétiquement stable)
  
  O : 2 e^- sur la couche 1 et 5 sur la couche 2 dont 2 dans 2s et 4 dans 2p.
  répartition électronique : 1s²2s²2p⁴
  Attention ! La flèche à rajouter par rapport à N est dans le sens opposé dans une case de 2p (déjà occupée par 1 e-)
  
  On termine avec
  F : 1s²2s²2p⁵
  et
  Ne : 1s²2s²2p⁶
  => La couche 2p est saturée.
  
  Le raisonnement est le même pour la suite... et comme partout, il y a bien sûr des exceptions.
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• La structure électronique et les blocs de la classification périodique des éléments.
  * Les 2 premières colonnes correspondent au remplissage de la sous-couche s (ns¹ et ns²). => bloc s
  
  * Les 6 dernières colonnes correspondent au remplissage de la sous-couche p (ns²p¹ jusqu'à ns²p⁶). => bloc p
  
  * Les éléments de transition (10 colonnes) correspondent au remplissage de la sous-couche d (ns²p⁶d¹ jusqu'à ns²p⁶d¹⁰).
  => bloc d
  
  * Les Lanthanides et Actinides (2 lignes de 14 colonnes) correspondent au remplissage de la sous-couche f (ns²p⁶d¹⁰f¹ jusqu'à ns²p⁶d¹⁰f¹⁴).
  => bloc f
  
  Cependant il y a des exceptions (toujours elles) :
  - La première déjà est l'hélium (He) : en 1s², il devrait se situé dans la deuxième colonne du tableau mais la couche s étant remplie (ou saturée) il apparaît dans la dernière colonne et fait partie des gaz rares - qui sont chimiquement stables et ne réagissent que très peu à cause de leur couche périphérique remplie (le Xénon est un peu à part mais cela est déjà traité dans un autre post).
  - Ensuite dans les éléments de transition, il y a quelques exceptions, notamment le cuivre qui, pour se stabiliser, n'a pas la configuration attendue (cela a déjà été abordé aussi dans un autre post), il y en a d'autres encore...
  - dans le bloc f, là il y a pas mal de "bousculades" côté structure électronique... Je vous laisse chercher les configurations si ça vous intéresse mais ce bloc est peu traité (à cause, sans doute, du nombre important de ces exceptions !?!)
  /
• Complément :
  Vous pouvez aller voir aussi ce magnifique site (en anglais).
  Choisissez un élément (au hasard ou pas).
  Descendez un peu sur la gauche
  > Electronic properties > Electronic configuration et vous pourrez découvrir le remplissage des cases quantiques suivant le nombre d'électrons

PS : Ce post est un medley de deux de mes réponses antérieures...

La"règle" empirique de Klechkovski-Madelung fait "attendre" de fausses configurations alors qu'un classement direct des configurations électroniques montre au contraire que ce sont ces "exceptions" qui sont attendues.Les classifications périodiques ne signalent pas les éléments de transition originaux alors qu'un classement des configurations au sein d' un cadre quantique lève toutes ces difficultés.J'ai hâte de transmettre mon procédé de classement à tous ceux qui sont troublés par les exceptions à la "règle" de Klechkovski .

[Duke Alchemist]

Bonjour.

La"règle" empirique de Klechkovski-Madelung fait "attendre" de fausses configurations alors qu'un classement direct des configurations électroniques montre au contraire que ce sont ces "exceptions" qui sont attendues.Les classifications périodiques ne signalent pas les éléments de transition originaux alors qu'un classement des configurations au sein d' un cadre quantique lève toutes ces difficultés.J'ai hâte de transmettre mon procédé de classement à tous ceux qui sont troublés par les exceptions à la "règle" de Klechkovski .

Il vous en prie. Vous pouvez même créer un nouveau topic à ce sujet si vous le désirez.
Je précise que mon message n'avait pour but que de résumer ce qui est abordé en BAC+1 sur les cases quantiques, rien de plus.

Cordialement,
Duke.

[invite8241b23e]

Voilà, HS déplacé.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite472b3a7e]

Voilà, HS déplacé.

Cher Benjy- Star je ne connais pas la signification du sigle HS je suis un novice en informatique bien que né en 1935!

[invite472b3a7e]

Bonjour.
Il vous en prie. Vous pouvez même créer un nouveau topic à ce sujet si vous le désirez.
Je précise que mon message n'avait pour but que de résumer ce qui est abordé en BAC+1 sur les cases quantiques, rien de plus.

Cordialement,
Duke.

Bonjour Duke-Alchemist .Ma classification est sur une clef USB mais je ne sais comment vous la faire parvenir je suis très novice sur le web!

[invite8241b23e]

HS = Hors sujet.

[Duke Alchemist]

Bonjour philochimio.

Bonjour Duke-Alchemist .Ma classification est sur une clef USB mais je ne sais comment vous la faire parvenir je suis très novice sur le web!

Il faut connaître le format (si c'est un pdf, un format word - qu'il faudra convertir, une image (jpeg),...) avant tout et sa taille aussi (pour voir si cela nécessite une compression ou pas).

Une fois que cela est fait, vous avez dans les "Options supplémentaires" juste en dessous de la case où vous répondez, la partie "Fichiers attachés" et là, il n'y a plus qu'à suivre le chemin proposé.

En cas de difficultés, faites en part ici même.
De mon côté, je ne serais pas d'un grand secours dans la mesure où je ne l'ai fait qu'une ou deux fois et ça date un peu... donc...
Peut-être que benjy_star (ou un autre intervenant) vous l'expliquera mieux que moi.

Maintenant, je ne suis pas forcément le seul intéressé par votre classification. Si vous voulez qu'on en débatte (à plusieurs), insérez votre classification dans cette discussion.
Les sciences, comme les connaissances et les idées, se partagent

A bientôt.
Cordialement,
Duke.

EDIT @ benjy_star : Ce n'était pas tout à fait un HS. Le thème est bien le même

[invite8241b23e]

Non, le HS c'est parce qu'il était dans un fil qui n'est pas dédié au débat (questions récurrentes). Sinon, d'accord avec toi, aucun HS !

[invite472b3a7e]

Bonjour.
Il vous en prie. Vous pouvez même créer un nouveau topic à ce sujet si vous le désirez.
Je précise que mon message n'avait pour but que de résumer ce qui est abordé en BAC+1 sur les cases quantiques, rien de plus.

Cordialement,
Duke.

cher collègue pouvez-vous me dire ce qu' est un "topic"?

[invite59935163]

bonjour je suis en train de réviser justement ma chimie quantique . On parle de HO liante et BV antiliante pour les diagrammes énergétique mais svp pouvez vous me dire ce qu'est une HO et une BV

[invite855d83ac]

Si tu classes les orbitales par ordre "énergétique" (la plus stable en bas), la HO (Haute Occupée) est l'orbitale la plus haute contenant un ou 2 electron(s) ; et la BV (Basse Vacante) est l'orbitale juste au dessus : la premiere qui est totalement vide.

[invite472b3a7e]

Bonjour philochimio.Il faut connaître le format (si c'est un pdf, un format word - qu'il faudra convertir, une image (jpeg),...) avant tout et sa taille aussi (pour voir si cela nécessite une compression ou pas).

Une fois que cela est fait, vous avez dans les "Options supplémentaires" juste en dessous de la case où vous répondez, la partie "Fichiers attachés" et là, il n'y a plus qu'à suivre le chemin proposé.

En cas de difficultés, faites en part ici même.
De mon côté, je ne serais pas d'un grand secours dans la mesure où je ne l'ai fait qu'une ou deux fois et ça date un peu... donc...
Peut-être que benjy_star (ou un autre intervenant) vous l'expliquera mieux que moi.

Maintenant, je ne suis pas forcément le seul intéressé par votre classification. Si vous voulez qu'on en débatte (à plusieurs), insérez votre classification dans cette discussion.
Les sciences, comme les connaissances et les idées, se partagent

A bientôt.
Cordialement,
Duke.

EDIT @ benjy_star : Ce n'était pas tout à fait un HS. Le thème est bien le même

Merci Duke je vais essayer .En attendant vous pouvez essayer le classement jusqu'au chrome ,première exception à la "règle "de Klechkovski.Vous constaterez l'incroyable compacité du procédé:vous dessinez les cases quantiques des 3 premières couches soit un carré pour K,un plus trois carrés pour L, 1+3+5 carrés pour M (soit un nombre d'orbitales qui croit comme la suite de la somme des nombres impairs successifs c.a.d la suite des carrés des nombres entiers)Ensuite vous remplissez les cases non par des vecteurs représentant les spins mais directement par les numéros atomiques successifs en respectant la règle de hundt:1en haut,2 en bas pour K puis de mème 3en haut et 4 en bas en2s puis 5,6,7, en 2p position haute etc.......à bientot.

[invite59935163]

merci iounou pour ta reponse je m'y remet.