Doublet jaune du spectre du sodium

[invite2b18a7fa]

Bonsoir à tous

J'ai un problème avec une phrase écrite dans mon cours. Il est dit l'état d' un électron ne dépendant que des trois nombres quantiques n,l,m(indice l), certains résultats expérimentaux ne peuvent être expliqués, et l'existence d'un doublet jaune 3p -> 3s dans le spectre du sodium est pris en exemple.

Si j'ai bien compris, une raie d'absorption est ce qui matérialise une longueur d'onde déficitaire en photons, ces derniers ayant une énergie égale à la valeur d'une transition entre niveaux d'énergie électroniques (absorption par un électron qui passe au niveau supérieur).

J'aurais donc besoin de deux trois précisions/confirmations concernant le sujet :

- Lorsque les électrons passent à un niveau d'énergie supérieur, qu'y a-t-il par la suite au niveau d'énergie où il était juste avant ?

- Je ne comprends pas le lien entre le nombre magnétique de spin et ce doublet jaune.

- Lorsqu'on réalise un spectre d'absorption, l'ensemble des raies correspond donc à toutes les transitions possibles, ce qui explique que chaque spectre soit propre à un élément ?

- Enfin, lorsque l'on fournit de l'énergie à la matière pour réaliser un spectre d'émission, le spectre émis correspond bien à l'émission des photons, ce qui explique que certaines éléments continuent à émettre un peu une fois que l'on arrête l'apport d'énergie ?

Merci d'avance pour vos réponses
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[invitefd4c4fbb]

Bonsoir !

- Lorsque les électrons passent à un niveau d'énergie supérieur, qu'y a-t-il par la suite au niveau d'énergie où il était juste avant ?

Lorsque tu excites un noyau avec des photons, certains de ses électrons passent en effet à un niveau d'énergie supérieure. Ceci a lieu lorsque l'énergie apportée par le photon est égale à l'énergie nécessaire pour effectuer la transition. L'énergie du photon incident est totalement absorbé. L'idée, c'est qu'après cette transition, il va exister une lacune électronique là où se trouvait précédemment l'électron. Cet état étant instable, l'électron va retourner à son niveau d'énergie initial, en libérant un photon de même énergie celle du photon absorbée.

- Je ne comprends pas le lien entre le nombre magnétique de spin et ce doublet jaune.

Il n'y en a pas. Le spin de l'électron est responsable, entre autres, de ses propriétés magnétiques (moment magnétique dû au mouvement d'une particule chargée électriquement). Ici, on parle de la transition 3p -> 3s pour dire que l'électron va passer de la sous-couche 3p à la sous couche 3s, en émettant un photon d'énergie égale à la différence d'énergie entre ces deux niveaux. "s" ne veut pas dire "spin", mais "sharp".

- Lorsqu'on réalise un spectre d'absorption, l'ensemble des raies correspond donc à toutes les transitions possibles, ce qui explique que chaque spectre soit propre à un élément ?

Tout à fait, puisque chaque élément a un nombre réduit de transitions possibles.

- Enfin, lorsque l'on fournit de l'énergie à la matière pour réaliser un spectre d'émission, le spectre émis correspond bien à l'émission des photons, ce qui explique que certaines éléments continuent à émettre un peu une fois que l'on arrête l'apport d'énergie ?

Le spectre émis correspond à l'émission des photons issus du retour à l'état stable des électrons excités par l'apport d'énergie. Ce que tu me dis me semble correct.

J'espère avoir pu t'aider, et, vu l'heure, ne pas avoir dit trop de bêtises !

[moco]

J'aimerais revenir sur ce que dit smsfr concernant le doublet du sodium.
En effet dans le cas de ces deux raies, le spin intervient bel et bien, malgré ce qu'il en dit. Les deux raies correspondent à la même transition électronique, et partent donc du même niveau initial pour arriver au même niveau final. Mais l'une des raies du doublet permet à l'électron de changer de spin, tandis que l'autre raie du doublet correspond à une transition électronique qui conserve le même spin à l'électron. Il y a une différence d'énergie infime entre ces deux transitions.

J'aimerais aussi reprendre une phrase que tu as dite, et qui est un peu absurde. Je la cite en italique :

Si j'ai bien compris, une raie d'absorption est ce qui matérialise une longueur d'onde déficitaire en photons, ces derniers ayant une énergie égale à la valeur d'une transition entre niveaux d'énergie électroniques (absorption par un électron qui passe au niveau supérieur).

Une longueur d'onde ne peut pas être ni déficitaire ni riche en quoi que ce soit. Une longueur d'onde caractérise un photon,ou caractérise une transition entre deux états d'un électron.

[inviteb836950d]

- Je ne comprends pas le lien entre le nombre magnétique de spin et ce doublet jaune.

Bonjour,
Dans l'OA p, l'électron possède un moment magnétique orbital en plus d'un moment magnétique intrinsèque dû à son spin. Ces deux moments se couplent pour conduire à deux valeurs énergétiques différentes. C'est le retour vers l'orbitale s à partir de ces deux états qui donne le fameux doublet.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite2b18a7fa]

Tout d'abord merci pour vos réponses !
Mais maintenant j'en ai d'autres :

Tout à fait, puisque chaque élément a un nombre réduit de transitions possibles.

Comment se fait-il que ce nombre de transitions soit réduit et que le fait d'apporter de l'énergie à la matière ne permette de faire passer un électron à n'importe quel état électronique existant ? (Je ne peux pas donner d'exemple je n'en ai pas... mais au hasard et dans la même idée, pourquoi l'électron de la sous-couche 3s du sodium ne peut pas se retrouver en 7s (soyons fous)) ?

En effet dans le cas de ces deux raies, le spin intervient bel et bien, malgré ce qu'il en dit. Les deux raies correspondent à la même transition électronique, et partent donc du même niveau initial pour arriver au même niveau final. Mais l'une des raies du doublet permet à l'électron de changer de spin, tandis que l'autre raie du doublet correspond à une transition électronique qui conserve le même spin à l'électron. Il y a une différence d'énergie infime entre ces deux transitions.

Mais dans ce cas, on observe pour chaque transition un doublet si l'on regarde avec précision puisque chaque case quantique peut accueillir 2 électrons dont les spins sont antiparallèles (il me semble que c'est le terme utilisé) ?

[invite2b18a7fa]

Un peu d'aide svp