Stabilité des atomes

[Deedee81]

Bonjour,

J'ai une cht'tit question sur la
structure des atomes.

Y a-t-il une explication simple et intuitive
au fait qu'un atome est plus stable
(énergie de liaision plus faible) quand
les couches électroniques sont complètes ?
Je veux dire sans faire intervenir l'arsenal
mathématique (ou au strict minimum).
(c'est peut-être flagrant sur la résolution
exacte avec Schrödinger, mais je
dois dire que résoudre l'équation avec
deux électrons est un peu plus compliqué
que pour l'atome d'hydrogène seul )

L'exemple typique étant l'hydrogène
(deux états possibles pour le nombre quantique
de base n=1) : H2 est plus stable que H + H

Serait-ce lié aux symétries ? Ou a une
caractéristique quantique quelconque ?
(comme le caractère fermionique des électrons)

Merci de vos lumières,
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[philou21]

Bonjour,

J'ai une cht'tit question sur la
structure des atomes.

Y a-t-il une explication simple et intuitive
au fait qu'un atome est plus stable
(énergie de liaison plus faible) quand
les couches électroniques sont complètes ?

Que veux-tu dire par là (atome stable ou non ) ? la question est-elle : pourquoi les électrons sont plus liés aux noyau quand la couche est complète ?

L'exemple typique étant l'hydrogène
(deux états possibles pour le nombre quantique
de base n=1) : H2 est plus stable que H + H

Serait-ce lié aux symétries ? Ou a une
caractéristique quantique quelconque ?
(comme le caractère fermionique des électrons)

Merci de vos lumières,

ça, c'est différent : il s'agit de liaison chimique, pas de stabilité des atomes.

cordialement

[Deedee81]

ça, c'est différent : il s'agit de liaison chimique, pas de stabilité des atomes.

Tu as raison, je me suis mal exprimé, désolé.
Je ne parlais pas "d'instabilité" des atomes eux-mêmes.

Alors je reformule : pourquoi la liaison
est-elle plus stable dans le cas où
les couches sont complètes ?
(énergie plus basse, mais pourquoi ?)

Le reste de mon message est inchangé
(calcul complet avec Schrödinger, hydrogène,
pourquoi H2 est-il plus stable que H+H, symétries ?,
etc...)

Ma question n'est toutefois pas orientée chimie.
J'aimerais juste savoir s'il y a une explication
physique intuitive.

Merci,

[Coincoin]

Salut,
Pour simplifier, prenons H2 et considérons une seule orbitale pour H (la 1s).
À partir des deux orbitales atomiques, tu peux construire deux orbitales moléculaires (c'est un simple changement de base) : l'une symétrique (somme des deux OA), et l'autre antisymétrique (différence des deux OA). Comme toujours en MQ (à ma connaissance) quant tu combines deux niveaux de même énergie, tu obtiens un niveau d'énergie plus basse et un d'énergie plus haute. L'assemblage de tes atomes aura plutôt tendance à déstabiliser les niveaux, et ça se traduit par une montée du niveau moyen. Mais la séparation des deux niveaux (de symétries bien différentes) fait qu'il y en a un qui est plus bas, et l'autre bien plus haut.
Maintenant, tout dépend de combien d'électrons tu disposes. Si tu peux te contenter de remplir le niveau du bas, tu gagnes de l'énergie, ça se lie (c'est le cas de H2). Par contre, si tu as plus d'électrons, tu vas devoir en mettre dans le niveau du haut et tu vas perdre (He2 n'est pas un état lié).

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Merci coincoin,

Je comprends l'explication, c'est clair.