Support de cours Chimie Générale et Minérale Option: ENSI

07/09/2010
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Support de cours
Chimie Générale et Minérale
Option: ENSI-Concours
- Université Montpellier 2 -
Pr. Joulia Larionova
Tel. [phone]
Mail: [e-mail]
Adresse: Bat. 17, 1 étage
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I. Structure atomique.
I. 1. L’atome.
Il existe 3 particules subatomiques:
Protons (p): Neutrons (n): Electrons (é):
mp= 1.0073 u.a.
(1 u.a. = 1.6605x10-27 kg)
p+= +1.6605x10-19 Coulon
Existe toujours
mn= 1.0087 u.a.
Pas de charge, neutre
Existe souvent
mé= 5.486x10-4 u.a.
é = -1.6605x10-19 Coulon
/é/ = /p/
Noyau et atome:
p + n = noyau.
Noyau est chargé positivement
Noyau + é = atome
mp+ mnmatome
103 éléments (1H –103Lw) sont
constitués de cette manière
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++
H (1é) H (2é)
+++
Li (3é) Be (4é) B (5é)
Structure atomique en couche:
E = h
E-différence d’énergie de deux orbites h
= 6.626x10-3J.s const. de Planck;
-fréquence.
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I. 2. Atome d’hydrogène.
+
H (1é)
équation de Schrödinger:
 = E
- est un hamiltonien qui agit sur la fonction ;
E – est un scalaire dont la valeur est égale { l’énergie de l’électron.
-est la fonction d’onde.
La résolution de cette équation conduit à une infinité de couples (i, Ei).
On ne va pas résoudre l'équation , mais on va présenter les résultats importants! 4

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Solutions de l’équation de Schrödinger.
Valeurs propres (ou énergies). Spectre atomique.
Les valeurs propres de l’hamiltonien sont négatives et à 1/n2
où n est un nombre entier positif appelé nombre quantique principal.
En= - Ry/n2(n = 1, 2, 3,…) Ry–est la constante de Rydberg = 13.6 eV
Les valeurs possibles sont donc:
E1= - Ry(n = 1) E2= - Ry/22(n = 2) E3= - Ry/32(n = 3)
État fondamental Premier état excité Deuxième état excité
1eV= 1.602x10-19 J
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E = - Ry/n2–(Ry/12) = Ry(1-1/n2)
E = hh –est la const. De Planck
h =6.62x10-34 J.s.
- est la fréquence du photon
h= Ry(1-1/n2)= (Ry/h)(1-1/n2)
= (Ry/h)(1/n’2-1/n2)
et
E
État fondamental
État excité
E
État fondamental
État excité 1
État excité 2
n = 1
n’
n
n = 1
n
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Transition dans le spectre d’émission de l’atome d’H:
E, eV
n = 1
n = 2
n = 3
n = 4
n = 5
n = …
Lyman
Balmer
Paschen
-13.6
0L’inverse de l’émission est
l’absorption
E= Ry= 13.6 eV
-l’énergie d’ionisation de l’H
dans l’état fondamental
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I. 3. Les nombres quantiques.
Nombre quantique principal, n, définit la couche électronique.
n = 1… nombres entiers
n = 1, 2, 3, 4, …correspondant à
1, 2, 3, 4, … orbite électronique
Nombre quantique secondaire, l, définit la forme spatiale de l’orbitale.
Orbitale représente le volume de l’espace ou il y a une probabilité élevée de
trouver l’électron.
0 l (n-1)
l = 0 : l’orbitale a une forme sphérique, c’est une orbitale s.
l = 1 : l’orbitale a la forme d’une haltère, c’est une orbitale p.
l = 2 : l’orbitale a une forme de deux haltères croisés, c’est une orbitale d.
l = 3 : c’est une orbitale f. 8

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Nombre quantique magnétique, ml,prévoit l’orientation spatiale d’une
orbitale atomique
-l ml1
Nombre quantique magnétique de spin, ms, permet de distinguer le sens de
rotation des spins électroniques lorsqu’ils sont dans le champ magnétique
ms= 1/2
n
l
Nome de
sous-couche
ml
Nombre
d’o.a.
1
0
1s
0
1 (s)
2
0
1
2s
2p
0
-1, 0, 1
1 (s)
3 (px, py, pz)
3
0
1
2
3s
3p
3d
0
-1, 0, 1
-2, -1, 0, 1, 2
1 (s)
3 (px, py, pz)
5 (dxy, dxz, dyz,
dx2-y2, dz2)
…..
……
………
………..
………..
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I. 4. Configuration électronique.
Principe de Pauli:
Dans un édifice, 2é ne peuvent avoir leurs 4 nombres quantiques identiques.
Conséquence:
une orbitale atomique ne contient au maximum que 2é.
1 orbitale s: 2é maximum
3 orbitales p (px, py, pz) : 6é maximum
5 orbitales d (dxy, dxz, dyz, dx2-y2, dz2): 10 é maximum
7 orbitales f: 14 é maximum
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