Structure électronique d'un atome, et spin

[Limonadd]

Bonjour à tous, j'ai quelques petites questions. Je m'intéresse beaucoup à la chimie, et pour bien comprendre les notions de liaisons, je dois donc comprendre tout ce qui tourne autour de la structure électronique de l'atome.

Je ne comprenais pas bien pourquoi par exemple la couche M ne se remplissait pas complètement d'abord, il fallait d'abord passer par la couche N contrairement aux 2 premières couches. C'est là que j'ai entendu parler des sous-couches.
Dans le cours que j'ai vu, on mentionne 4 sous-couches, de numérotées de 0 à 3, ou appelées s, p, d et f. Il est ensuite mentionné que chacune de ces sous-couches possèdent un certain nombre de "cases".
1 case pour s, 3 pour p, 5 pour d, et 7 pour f. (on y arrive )
Chacune de ses cases peut contenir 2 électrons. (corrigez moi si jamais je dit une bêtise, j'essais de comprendre )
Toutes les cases d'une même sous-couche ont un même niveau d'énergie.

Et donc dans chaque cases, il y a 2 électrons au maximum, avec chacun un état de spin opposé, soit 1/2, soit -1/2.

C'est là que je me perds un peu.

Déjà, on dit que le spin est le moment cinétique intrinsèque d'une particule. J'ai un peu du mal à comprendre cette notion, est-ce qu'on peut dire que le spin c'est en fait le fait qu'un électron par exemple tourne sur lui même?

Ensuite on dit que les électrons par exemple, ont un spin de 1/2.
Mais que signifie cette valeur? Au début je pensais que c'était un peu comme la "vitesse" de rotation de l'électron sur lui même, mais je ne suis même pas sûr que le spin soit ça, en plus du fait que le spin peut aussi être négatif (-1/2).

Ensuite dernière question, je ne comprends du coup toujours pas bien pourquoi les couches ne se remplissent pas dans l'ordre à partir de la couche M.
Ce que j'ai compris, c'est que certaines sous-couches de la couche M par exemple, peuvent avoir un niveau d'énergie supérieur à une sous couche de N, et que donc elles se remplissent dans le désordre, mais je ne comprends pas bien comment c'est possible?

Je suis un peu perdu, désolé pour le pavé, c'était pour bien expliqué où j'en étais.
Toutes mes excuses si mes questions n'ont pas vraiment de sens, j'essaie de comprendre tout ça.

Merci à vous! Bonne soirée
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[albanxiii]

Bonjour,

est-ce qu'on peut dire que le spin c'est en fait le fait qu'un électron par exemple tourne sur lui même?

C'est faux, mais on peut le dire.
C'est l'image tirée de la physique classique qu'on donne pour expliquer "avec les mains" ce qu'est le spin.
Si l'électron était une petite bille électriquement chargée, cette image serait correcte.
La réalité est bien plus compliquée, et il faut prendre le spin comme une propriété des particules, qui dépend de leur identité, et qui vérifie les propriétés physiques d'un moment cinétique.
Si vous suivez un cours de mécanique quantique un jour, vous aurez l'occasion de manipuler ces notions. Je ne dis pas que a sera plus clair, mais cela sera moins mystérieux

Ensuite on dit que les électrons par exemple, ont un spin de 1/2.
Mais que signifie cette valeur?

Si vous ne la connaissez pas, je vous conseille d'étudier l'expérience de Stern et Gerlach. On trouve plein de références sur le net, par exemple http://culturesciences.chimie.ens.fr...et-gerlach-771
Ce 1/2 signifie que lorsqu'on mesure le spin d'un électron, on trouve toujours une valeur identiques, qui est . Le signe + ou - indique simplement qu'on a mesuré la projection de ce spin sur un axe particulier du système de mesure. On trouve ou , mais jamais d'autres valeurs. Quelle que soit la mesure, et quel que soit l'axe
Bien qu'il parle de spin 1, ce chapitre du cours de Feynman (qui utilise l'expérience de Stern et Gerlach pour expliquer) est intéressant et permet de mieux comprendre la remarque précédente : http://www.feynmanlectures.caltech.edu/III_05.html

Pour le remplissage des couches électroniques, je laisse d'autres intervenants plus compétents vous répondre. Votre image avec les cases et deux électrons par cases est correcte. En quelques mots, le remplissage se fait de façon à avoir la plus grande stabilité énergétique possible, autrement dit, l'énergie totale noyau + électrons la plus basse possible. Quand on commence à avoir beaucoup d'électrons dans un atome, il faut tenir compte d'interactions plus complexes et pas forcément intuitives. C'est cela qui explique l'ordre de remplissage.

[Limonadd]

D'accord un grand merci à vous!!

[Limonadd]

Question peut être bête, au sujet de l'expérience de Stern et Gerlach, comment fait-on pour envoyer des faisceaux d'atomes, comme des atomes d'aluminium?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Tondu]

Je profite de ce topic : cette histoire de couches "K", "L", "M", est-ce que ce n'est pas un peu "obsolète" ?

Je me souviens, quand j'étais à la fac : AUCUN de mes profs d'université n'a parlé de couches K, L, M, mais alors AUCUN DE CHEZ AUCUN ! J'étais d'ailleurs assez perturbé car je ne voyais pas le lien avec ce que j'avais appris au lycée.

D'ailleurs, dans le nouveau programme de seconde, c'est fini : on ne parle plus de couches K, L, M, mais directement de sous-couches 1s, 2s, 2p, 3s, 3p (ils ne vont pas au-delà de Z = 18, bien que les profs ne s'interdisent pas d'évoquer seulement les "blocs d" et les "blocs f" dans le tableau périodique des éléments).

[mach3]

Je profite de ce topic : cette histoire de couches "K", "L", "M", est-ce que ce n'est pas un peu "obsolète" ?

Je me souviens, quand j'étais à la fac : AUCUN de mes profs d'université n'a parlé de couches K, L, M, mais alors AUCUN DE CHEZ AUCUN ! J'étais d'ailleurs assez perturbé car je ne voyais pas le lien avec ce que j'avais appris au lycée.

D'ailleurs, dans le nouveau programme de seconde, c'est fini : on ne parle plus de couches K, L, M, mais directement de sous-couches 1s, 2s, 2p, 3s, 3p (ils ne vont pas au-delà de Z = 18, bien que les profs ne s'interdisent pas d'évoquer seulement les "blocs d" et les "blocs f" dans le tableau périodique des éléments).

c'est encore utilisé en spectroscopie (X notamment) :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Notation_de_Siegbahn
https://en.wikipedia.org/wiki/X-ray_notation

sinon, oui, il n'y a(vait) guère que les profs de lycée qui l'utilisait.

m@ch3

[Limonadd]

Obsolète peut être, moi c'était ce que j'avais appris en seconde, mais après je suis allé en ES donc je n'ai plus fais de chimie ou physique donc je n'ai pas appris plus. Après les chiffres en haut à droite sur la tableau périodique répresentent ces couches (K, L, M etc), et ça te permet de savoir combien d'électron il y a sur la couche extérieur. (même si tu peux le déduire des sous couches c'est peut etre plus simple avec les couches je sais pas)