Introduction à la chimie

Termes

• Coquille d’électronles états collectifs de tous les électrons d’un atome ayant le même nombre quantique principal (visualisés comme une orbite dans laquelle les électrons se déplacent).
• Orbitalune spécification de l’énergie et de la densité de probabilité d’un électron en tout point d’un atome ou d’une molécule.

Bien qu’utile pour expliquer la réactivité et la liaison chimique de certains éléments, le modèle de Bohr de l’atome ne reflète pas avec précision la répartition spatiale des électrons autour du noyau. Ils n’entourent pas le noyau comme la terre orbite autour du soleil, mais se trouvent plutôt dans des orbitales d’électrons. Ces formes relativement complexes résultent du fait que les électrons se comportent non seulement comme des particules, mais aussi comme des ondes. Les équations mathématiques de la mécanique quantique connues sous le nom de fonctions d’onde peuvent prédire dans un certain niveau de probabilité où un électron pourrait se trouver à un moment donné. La zone où un électron est le plus susceptible d’être trouvé est appelée son orbitale.

Première enveloppe d’électrons

L’orbitale la plus proche du noyau, appelée orbitale 1s, peut contenir jusqu’à deux électrons. Cette orbitale est équivalente à la coquille d’électrons la plus interne du modèle de Bohr de l’atome. On l’appelle l’orbitale 1s car elle est sphérique autour du noyau. L’orbitale 1s est toujours remplie avant toute autre orbitale. L’hydrogène a un électron; par conséquent, il n’a qu’une seule tache dans l’orbitale 1s occupée. Ceci est désigné comme 1s1, où le 1 superscrit fait référence à un électron dans l’orbitale 1s. L’hélium a deux électrons; par conséquent, il peut remplir complètement l’orbitale 1s avec ses deux électrons. Ceci est désigné comme 1s2, en référence aux deux électrons de l’hélium dans l’orbitale 1s. Sur le tableau périodique, l’hydrogène et l’hélium sont les deux seuls éléments de la première rangée (période); c’est parce qu’ils sont les seuls éléments à n’avoir des électrons que dans leur première coquille, l’orbitale 1s.

Seconde enveloppe électronique

La seconde enveloppe électronique peut contenir huit électrons. Cette coquille contient une autre orbitale sphérique en s et trois orbitales en p en forme d' »haltère”, chacune pouvant contenir deux électrons. Après le remplissage de l’orbitale 1s, la deuxième enveloppe d’électrons est remplie, remplissant d’abord son orbitale 2s, puis ses trois orbitales p. Lors du remplissage des orbitales p, chacune prend un seul électron; une fois que chaque orbitale p a un électron, une seconde peut être ajoutée. Le lithium (Li) contient trois électrons qui occupent les première et deuxième coquilles. Deux électrons remplissent l’orbitale 1s, et le troisième électron remplit ensuite l’orbitale 2s. Sa configuration électronique est 1s22s1. Le néon (Ne), quant à lui, a un total de dix électrons: deux sont dans son orbitale 1s la plus interne, et huit remplissent sa deuxième coquille (deux chacune dans les orbitales 2s et trois p). C’est donc un gaz inerte et énergétiquement stable: il forme rarement une liaison chimique avec d’autres atomes.

Troisième enveloppe d’électrons

Les éléments plus grands ont des orbitales supplémentaires, constituant la troisième enveloppe d’électrons. Les sous-coquilles d et f ont des formes plus complexes et contiennent respectivement cinq et sept orbitales. La coquille principale 3n a des sous-coquilles s, p et d et peut contenir 18 électrons. La coquille principale 4n a des orbitales s, p, d et f et peut contenir 32 électrons. En s’éloignant du noyau, le nombre d’électrons et d’orbitales trouvés dans les niveaux d’énergie augmente. En progressant d’un atome à l’autre dans le tableau périodique, la structure de l’électron peut être élaborée en installant un électron supplémentaire dans la prochaine orbitale disponible. Bien que les concepts de coquilles d’électrons et d’orbitales soient étroitement liés, les orbitales fournissent une représentation plus précise de la configuration électronique d’un atome, car le modèle orbital spécifie les différentes formes et orientations spéciales de tous les endroits que les électrons peuvent occuper.