Atomistique : à l'aide !!

[invite6cb24346]

Bonjour, nous venons de commencer l'atomistique (L1) et j'ai beaucoup de mal car il est très difficile de comprendre avec mon prof... j'aimerais dans un premier temps une explication en gros de tout ce qui est nombres quantiques, fonction d'onde, orbitales atomiques, couches s l p etc... avant d'adapter mes questions en fonction des chose que j'ai à peu près compris...

En introduction à la mécanique quantique en fin de terminale j'ai bien compris que l'electron d'un atome d'hydrogène se trouvait sur différentes couches et nulle part ailleurs, des couches caractérisé par le niveau d'énergie et le nombre quantique. je me suis malheureusement arrête là dans la compréhension le reste est extrêmement flou pour moi
-----

[moco]

On numérote les couches électroniques par un numéro 1, 2, 3, etc. à partir du noyau, et on leur donne un nom, qui est K pour la 1ère couche, L pour la 2ème, M pour la 3ème, etc.. Ce numéro est ce qu'on appelle le 1er nombre quantique.
Là dessus, on dispose les électrons sur ces couches de façon à les mettre tus le plus près possible du noyau. Et il y a autant d'électrons que de protons dans le noyau. Mais on ne peut pas mettre plus d'électrons sur une couche que la règle qui dit que le nombre maximum d'électrons est égal au double du carré du numéro de la couche. Sur la couche numéro 1, le carré est 1, le double du carré est 2. On y met 1 ou 2 électrons, pas plus. Sur la couche numéro 2, le carré vaut 4. On y met au maximum le double de 4, soit 8 électrons au maximum. Sur la 3ème couche, on y met au maximum le double de 9 donc 18 électrons. Sur la 4ème couche, on met au maximum 2 fois le carré de 4, donc 32 électrons.
Ex. Avec l'atome de sodium, qui est le 11ème de la table, et qui a donc 11 protons et 11 électrons, on en met 2 sur la couche k, 8 sur la couche L et 1 sur la couche M.
Avec les atomes de numéro atomique élevé, il y a encore une autre règlée : la couche la plus extérieure ne peut pas avoir plus de 8 électrons. Le nombre d'électrons sur la couche extérieure est égal au numéro de la grande colonne de la table périodique dans laquelle se trouve l'atome étudié. Les atomes de transition, situés entre Sc et Zn, sont considérés comme appartenant à la colonne 2, avec 2 électrons extérieurs.
Avec cette règle, on peut trouver les occupations de toutes les couches sauf l'avant-dernière, qui s'obtient par soustraction.
Ex.: L'atome de fer (26ème atome), on met 2 électrons sur la couche K, 8 sur la couche L, x sur la couche M et 2 sur la couche N. On trouve x par soustraction ainsi. 2+8+x+2 = 26. Donc x = 14. Il y a 14 électrons sur l'avant-dernière couche, qui est donc incomplète.
Tu me suis ?

Ceci chaque couche d'électrons est subdivisée en sous-couches. Quand on compare les couches successives, on constate que chaque couche a plus d'électrons que la précédente. La 1ère couche a des électrons dont la probabilité d'existence dans l'espace n'est génée par aucun autre. Ils peuvent se trouver sur toute la sphère centrée sur le noyau. On les appelle électrons s (initiale de sphérique). Il y en a 2, et ils reçoivent l'étiquette 1s, signifiant quîls sont sur la couche numéro 1 avec une géométrie sphérique.
Sur la couche numéro 2, les deux premiers électrons sont aussi de type s, et ils reçoivent l'étiquette 2s. Mais il peut y avoir 8 électrons sur cette couche. Les 6 suivants ont une trajectoire qui est génée par les deux premiers, les quels forment un plan avec le noyau (3 points forment un plan). Ces 6 électrons doivent donc se situer dans l'espace hors de ce plan. Ils sont appelés électrons p (initiale de plan). Et ils reçoivent une étiquette 2p. Il y a 6 électrons 2p.
Sur la couche numéro 3, il peut y avoir 18 électrons. Les 2 premiers sont appelés électrons 3s, puis il y a 6 électrons 3p. Et il peut encore y avoir 10 électrons, dont la trajectoire est difficile à expliquer simplement. Elle est différente des autres. On dit que ces électrons sont de type d (initiale de différent).
Sur la couche 4, il y a 2 électrons 4s, 6 électrons 4p, 10 électrons 4d, et les 14 suivants sont appelés f. Puis sur les couches suivantes, ils s'appellent f, g, h, etc.
Cette désignation spdf est reliée à ce qu'on appelle le 2ème nombre quantique. Les électrons de la sous-couche s ont un 2ème nombre quantique égal à zéro. Ceux de la sous-couche p ont un 2ème nombre quantique égal à 1. Ceux de la sous-couche d ont un 2ème nombre quantique égal à 2. Ceux de la sous-couche f ont un 2ème nombre quantique égal à 3.
Tu me suis ?

[invite6cb24346]

pour l'instant oui çava merci pour cette investissement, c'est très gentil de ta part

maintenant d'un point de vue energie, photon, raie d'emission/d'absorption etc... ?

[moco]

la description que j'ai faite de l'atome dans mon message de hier à 2051 n'est valable que pour l'atome dans l'état le plus stable.
Quand un atome absorbe un grain de lumière, un photon donc, l'un des électrons les plus extérieurs est projeté vers une orbite plus extérieure. Cela ne marche que si le photon possède une énergie qui correspond exactement à la différence d'énergie entre l'état initial et l'état final. Si le photon a une autre énergie, il n'est pas absorbé. Si tu éclaires ta cible atomique avec de la lumière contenant toutes les couleurs, seul l'une d'entre elles sera absorbée. La lumière qui traverse cette cible contiendra toutes les couleurs sauf celle qui a été absorbée. Celle qui manque forme ce qu'on appelle la raie d'absorption.
L'atome qui a reçu cette énergie est dit "excité". L'électron qui se trouve sur une couche externe n'y reste pas longtemps. Au bout d'une fraction de seconde, il revient à l'état initial en libérant un trait de lumière dont la longueur (ou la couleur) correspond exactement à celle qui a été absorbée l'instant d'avant. C'est ce qu'on appelle une raie d'émission ou de fluorescence. Elle est émise dans n'importe quelle direction dans l'espace autour de la cible éclairée.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6cb24346]

Merci beaucoup, j'ai énormément de formule dans mon livre de L1 et je ne sais quelles sont les fondamentales à retenir absolument, aurait-tu une idée de celles-ci ?

Sinon j'ai également un peu de mal avec la fonction d'onde et l'équation de Schrödinger, c'est très flou dans m tête, aurait-tu une explication ?

[invite6cb24346]

Je n'ai également pas compris la notion de spin.

j'ai vu dans un livre que des couches étaient parfois par exemple 2s² que veut dire le carré ? Merci

[moco]

L'indice 2 de 2s² n'est pas une puissance. Ce n'est pas un carré. Cela indique simplement le nombre d'électrons qui possèdent la même étiquette.
L'atome H a 2 électrons 1s. On dit que sa configuration électronique est 1s².
L'atome d'azote N à 7 électrons, dont 2 électrons 1s, 2 électrons 2s et 3 électrons 2p. Sa configuration électronique est : 1s²2s²2p³.
Le spin est le sens de rotation de l'électron sur lui-même. On le représente par une flèche dirigée vers le haut ou vers le bas. Le spin n'a pas d'intérêt quand on considère un électron unique. Il n'a de sens que quand on considère deux ou plusieurs électrons. S'il y en a deux, il y a deux cas. Soit ils tournent dans le même sens l'un par rapport à l'autre et l'ensemble est décrit par deux flèches dirigées vers le haut. Soit ils tournent en sens contraire et l'ensemble est représenté par des flèches en sens contraire, l'une dirigée vers le haut, l'autre dirigée vers le bas.
Dans un doublet de liaison, les deux électrons de la liaison impliquée sont nécessairement de spins contraires.
Deux électrons de spin identiques ont tendance à s'éviter. Deux électrons de spin opposés ont tendance à s'attirer. C'est un peu comme les sexes dans la vie (humm!) Un garçon a tendance à former un couple avec une fille, mais pas deux garçons ou deux filles. Analogie à prendre avec les réserves d'usage (et à oublier au plus vite)