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orbitales



  1. #1
    Joe l indien

    orbitales


    ------

    Bonjour,

    Je souhaiterais décrypter ne fut ce que les bases concernant les orbitales.
    Je m'explique.
    Soit l'atome N : on me dit que cela correspond à 1s2 2s2 2p3
    En fait, ces chiffres ne représentent rien pour moi, je ne parviens pas à trouver l'expication logique qui me permettrait de comprendre pourquoi ces chiffres-là et pas d'autres à partir du tableau périodique.
    J'aimerais comprendre d'où viennent ces exposants...

    -----

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  3. #2
    Xaviser

    Re : orbitales

    Bonjour,

    Je colle ci-dessous une réponse déjà postée sur un sujet similaire :

    "je cite un cours, sur l'exemple de l'atome d'hydrogène (en italique j'ai fait quelques ajouts) :
    L’électron dans l’atome d’hydrogène peut posséder différentes énergies précises et quantifiées par le nombre quantique principal n. A chaque énergie est associée une série d’orbitales atomiques (une orbitale atomique est, grossièrement, un volume de l'espace dans lequel la probabilité de présence de certains électrons est la plus grande. Il peut y avoir jusqu'à 2 électrons de spin (voir plus bas à quoi correspond le spin) opposés (on dit "de spin antiparallèles") avec une probabilité de présence de 0,95 dans chaque orbitale atomique (occupée) d'un atome) caractérisées par les nombres quantiques n, l et m. Pour l’atome d’hydrogène, toutes les orbitales de même nombre quantique n ont la même énergie et sont dites dégénérées.
    J'ajoute :

    * n= nombre quantique principal, c'est un nombre entier naturel non nul, il quantifie l'énergie d'un niveau électronique (aussi appelé couche électronique). Les couches électroniques sont au nombre de 7, chaque couche électronique est associée à une valeur du nombre quantique n :
    -Couche K équivaut à n=1
    -Couche L équivaut à n=2
    -Couche M équivaut à n=3
    -Couche N équivaut à n=4
    -Couche O équivaut à n=5
    -Couche P équivaut à n=6
    -Couche Q équivaut à n=7
    (Dans le tableau périodique des éléments, chaque période (chaque ligne), correspond (de haut en bas) à une couche électronique supplémentaire dans l'ordre ci-dessus, mais bon c'est du cours de seconde/première ça en théorie, ça se trouve un peu partout ^^)

    * l=nombre quantique secondaire ou orbitalaire ou azimutal. C'est un nombre entier relatif positif ou nul défini par : -1<l<n
    Il quantifie la norme du moment cinétique de la particule (grossièrement : il va donner la forme d'une orbitale atomique). À chaque nombre l on associe un type d'orbitale atomique :
    l=0 équivait à une orbitale s (de sharp)
    l=1 équivaut à une orbitale p (de principal)
    l=2 équivaut à une orbitale d (de diffuse)
    l=3 équivaut à une orbitale f (de fundamental)
    (Dans le tableau périodique, on trouve 5 blocs distincts : les alcalins et alcalino-terreux qui correspondent au bloc des orbitales s. Les métaux de transition qui correspondent au bloc des orbitales d. Les deux périodes lanthanides et actinides qui correspondent au bloc des orbitales f. Le reste (6 dernières colonnes) qui correspondent au bloc des orbitales p.)

    * m=nombre quantique tertiaire ou nombre quantique magnétique. C'est un entier relatif défini par : -l<m<l
    Il quantifie la projection du moment cinétique de la particule le long d'un axe donné dans l'espace (donne l'orientation prépondérante d'une orbitale atomique dans l'espace).

    * s=nombre quantique magnétique de Spin. Il vaut 1/2 ou -1/2 (grossièrement : traduit le sens de rotation de l'électron sur lui même). Chaque orbitale atomique peut contenir au maximum deux électrons qui sont nécessairement de spin opposés. (Autrement formulé, que tu trouveras sous le nom de "Principe d'exclusion de Pauli" : "Il est impossible que deux électrons d'un même atome possèdent quatre nombres quantiques identiques).
    Il quantifie la projection du moment cinétique intrinsèque de spin de la particule le long d'un axe donné."


    Il faut aussi comprendre qu'une orbitale n'a aucune réalité physique, mais seulement un sens mathématique, une orbitale atomique est une fonction d'onde mathématique.


    Autrement, un bon cours de base sur la classification périodique : http://umvf.biomedicale.univ-paris5...._P03/index.htm

  4. #3
    Joe l indien

    Re : orbitales

    oui ok, il y a des notions là dedans que j'ai déjà assimilées...comme par exemple les couches électroniques et le fait qu'il y aura maximum 2 e- par orbitale.

    Cependant, ma question est ancrée dans le pragmatisme ==> à savoir je souhaite savoir d'où proviennent les chiffres attribués à l'exemple de l'atome N à savoir : 1s2 2s2 2p3
    Je sais qu'il possède 7 e- répartis sur 2 couches mais je ne parviens pas à en tirer un lien avec 1s2 2s2 2p3.
    C'est tout ce que je souhaite savoir.

  5. #4
    Miss Hodgkin

    Re : orbitales

    Citation Envoyé par Joe l indien Voir le message
    Je sais qu'il possède 7 e- répartis sur 2 couches mais je ne parviens pas à en tirer un lien avec 1s2 2s2 2p3.
    C'est tout ce que je souhaite savoir.
    Bonjour,

    Tu dois remplir les couches électroniques dans l'ordre suivant : 1s ; 2s ; 2p ; 3s ; 3p ; 4s ; 3d ;4p ; 5s ...

    L'exposant que tu ajoutes aux couches correspond au nombre d'électron qu'elle possède.
    Dans ton exemple, il y a 2 électrons sur la couche 1s, 2 électrons sur la couche 2s et 3 sur la couche 2p.
    "Les détails font la perfection, et la perfection n’est pas un détail", Vinci.

  6. #5
    Joe l indien

    Re : orbitales

    Citation Envoyé par Miss Hodgkin Voir le message
    Bonjour,

    Tu dois remplir les couches électroniques dans l'ordre suivant : 1s ; 2s ; 2p ; 3s ; 3p ; 4s ; 3d ;4p ; 5s ...

    L'exposant que tu ajoutes aux couches correspond au nombre d'électron qu'elle possède.
    Dans ton exemple, il y a 2 électrons sur la couche 1s, 2 électrons sur la couche 2s et 3 sur la couche 2p.
    Cela recouvre précisément ma question et la source de l'énigme en ce qui me concerne : comment sait-on le nombre d'électrons qu'elle possède à savoir comment détermine-t-on l'exposant?
    Je vois bien dans 1s2 2s2 2p3 que 2+2+3 = 7 électrons. Mais pourquoi n'est-ce pas par exemple 1s1 2s2 2p4 ?

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    moco

    Re : orbitales

    On numérote les couches à partir du noyau par un chiffre : 1, 2, 3, etc. Ensuite il faut savoir qu'on peut mettre sur chaque couche un nombre d'électrons égal au double du carré du numéro de la couche. Ainsi sur la couche numéro 3, on peut mettre le double du carré de 3, ce qui fait le double de 9, donc 18. Résumé : 2 sur la couche 1, 8 sur la couche 2, 18 sur la 3, 32 sur la 4, etc.

    Ceci dit,l les deux premiers électrons de chaque couche sont appelés s (de sphérique), car ils peuvent occuper toute la sphère autour d'eux sans se gêner. Sur la couche 1, il n'y a que des électrons s, et il y en a deux. On les appelle 1s. On reporte en exposant le nombre d'électrons présent sur cette couche dans l'atome envisagé. L'atome H a une configuration électronique qui s'écrit donc : 1s1. L'atome He, avec ses 2 électrons, s'écrit : 1s2. Le 3ème atome (Li) s'écrit : 1s2 2s1, car on entame la 2ème couche. Le 4ème atome (Be) s'écrit 1s2 2s2.

    Après cela se complique. Car dès qu'on entame une couche et qu'on y met plus d'électrons qu'il peut y en avoir sur la couche précédente, on donne un autre nom aux électrons supplémentaires. Sur la couche numéro 2, les deux premiers électrons sont s. les suivants sont appelés p (de plan), car ils sont chassés du plan que forme les deux premiers électrons s et le noyau. Sur cette couche, il peut y avoir 8 électrons en tout, mais il y a 2 électrons 2s et 6 électrons 2p.
    Le 5ème atome, le bore, s'écrit 1s2 2s2 2p1. Le Carbone (6ème atome) s'écrit : 1s2 2s2 2p2. Tu suis ?
    Le dernier atome de cette ligne, le néon s'écrit : 1s2 2s2 2p6.

    Sur la 3ème couche électronique, on peut mettre 18 électrons. Les deux premiers sont 3s, les 6 suivants sont 3p, et les 10 suivants reçoivent une autre étiquette : ils sont appelés d (= différents des autres). Mais il y a quelque chose de bizarre. On ne peut pas entamer cette sous-couche d avant d'avoir entamé et rempli la couche 4s.
    Tu veux plus de détails ?

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  10. #7
    Xaviser

    Re : orbitales

    Citation Envoyé par Joe l indien
    comment sait-on le nombre d'électrons qu'elle possède à savoir comment détermine-t-on l'exposant?
    Je ne sais pas si je comprends bien la question mais je vais tenter d'y répondre :

    Pour compléter ce que dit moco, d'un point de vue énergétique, la raison de l'ordre de remplissage est une raison de stabilité, on va "remplir" les orbitales selon leur énergie croissante (et si plusieurs orbitales ont la même énergie, on dit qu'elles sont dégénérées et on se réfère alors à la règle de Hund et de Pauli pour le "remplissage"). En effet, un atome a une stabilité maximale lorsqu'il est dans un état d'énergie minimale.

    Ici l'orbitale 1s est de plus basse énergie, voilà pourquoi on va la remplir en premier, puis l'orbitale 2s a une énergie plus haute que la 1s mais plus basse que les orbitales 2p, donc on la remplie en second, ensuite les 3 orbitales dégénérées 2p qui ont une énergie plus haute que l'orbitale 2s mais plus basse que l'orbitale 3s, etc.
    Dans le cas, notamment, des métaux de transition, il y a des cas particuliers de stabilité que l'on qualifie de "symétrie sphérique", en fait lorsqu'un sous niveau énergétique contenant des orbitales dégénérées (donc p ou d ou f) est à moitié rempli ou totalement rempli, l'atome a une énergie plus basse que si le remplissage est différent, donc cela implique un ordre légèrement modifié, comme l'évoquait moco pour les orbitales 4s et d
    Dernière modification par Xaviser ; 22/03/2011 à 16h18.

  11. #8
    curieuxdenature

    Re : orbitales

    Citation Envoyé par Joe l indien Voir le message
    Je vois bien dans 1s2 2s2 2p3 que 2+2+3 = 7 électrons. Mais pourquoi n'est-ce pas par exemple 1s1 2s2 2p4 ?
    Bonjour

    en complément de ce que décrit bien Moco, je pense que tu peux mieux 'visionner' ce problème en connaissant les valeurs relatives des énergies des électrons sur chacune de ces couches.
    La '1s' est la plus profonde (la + proche du noyau), selon de le principe de stabilité maximale, la probabilité que l'atome se trouve dans l'état 1s2 suivi de 2s1 (pour le Lithium par exemple, 2é+1é) est plus grande que pour le trouver dans l'état 1s1 suivi de 2s2.
    Dans ce cas précis, il faut fournir une énergie relativement grande à un électron du coeur pour qu'il 'saute' sur le niveau supérieur et occuper ainsi une case libre.
    État qu'il va s'empresser de quitter pour 'retomber' sur l'état fondamental en émettant un photon qui correspondra à l'énergie en excès.
    L'electronique, c'est fantastique.

  12. #9
    curieuxdenature

    Re : orbitales

    Je ne sais pas si l'analogie est parlante mais on peut comparer l'atome à un hôtel dont le maître va tout faire pour que les occupants louent en priorité les chambres du bas vers le haut.
    Les femmes de chambres rechignant à grimper les étages alors qu'il y a des chambres vides en bas...
    L'electronique, c'est fantastique.

  13. #10
    Joe l indien

    Re : orbitales

    un grand grand merci pour toutes ces explications

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