les orbitales et les nombres quantiques
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Fiche 30 LES ORBITALES ET LES NOMBRES QUANTIQUES L’équation de Schrödinger Les différentes formes des nuages électroniques de chaque couche électronique est en fait une solution de l’équation de Schrödinger. La forme mathématique des solutions de cette équation est extrêmement complexe et nécessite de solides compétences mathématiques. Nous nous contenterons de mentionner les valeurs numériques possibles de quatre nombres spécifiques apparaissant dans les solutions de l’équation de Schrödinger : les nombres quantiques. Le nombre quantique principal n. C’est un nombre entier : n = 1, 2, 3, ... Ce nombre définit l’énergie de l’électron Ce nombre correspond à la couche électronique. Le nombre quantique secondaire (ou azimutal) l C’est un nombre entier : l = 0, 1, 2, ... , n-1 Ce nombre définit les sous-couches électroniques l = 0 : orbitales s, l = 1 : orbitales p, l = 2 : orbitales d, l = 3 : orbitales f. Le nombre quantique tertiaire (ou magnétique) m C’est un nombre entier compris entre –l et + l. Ce nombre définit l’orientation de l’orbitale atomique. Le nombre quantique de spin s C’est un demi-entier, la valeur pouvant être +1/2 ou –1/2. Ce nombre définit la rotation de l’électron sur lui-même (moment cinétique intrinsèque). Fiche 30 Les orbitales et les nombres quantiques Les solutions de l’équation de Schrödinger : les orbitales s, p, d, f Nombres quantiques Orbitales n l m s 1 0 0 +1/2 et –1/2 1s 2 0 0 +1/2 et –1/2 2s 1 -1 +1/2 et –1/2 0 +1/2 et –1/2 1 +1/2 et –1/2 0 0 +1/2 et –1/2 1 -1 +1/2 et –1/2 0 +1/2 et –1/2 1 +1/2 et –1/2 -2 +1/2 et –1/2 -1 +1/2 et –1/2 0 +1/2 et –1/2 1 +1/2 et –1/2 2 +1/2 et –1/2 3 2 2p 3s 3p 3d Le principe « Aufbau » À l'état fondamental d'un atome (l'état dans lequel il se trouve habituellement), la configuration électronique suit le principe « Aufbau ». D'après ce principe, les électrons se placent dans des états électroniques d'énergie croissante. Par exemple, le premier électron se place dans l'état présentant le niveau d'énergie le plus bas, le second électron dans l'état suivant de plus basse énergie, etc... -2- Fiche 30 Les orbitales et les nombres quantiques L'ordre dans lequel les sous-couches sont remplies est défini selon la règle de Klechkowski (cf. diagramme de Klechkowski ci-dessous) : Diagramme de Klechkowski -3-
