L atome. Structure électronique et le tableau périodique
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- Jean-Pascal Bernier
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1 L atome Structure électronique et le tableau périodique
2 Structure atomique Un atome contient un noyau central positif et une enveloppe d électrons négatifs. Un noyau est composé de protons (Z = nombre atomique) et de neutron (N = nombre de neutron), et nombre de masse atomique (A = Z + N) Les électrons sont distribués sur des orbitales. Les orbitales contiennent différentes régions énergétiques (couches et sous-couches) Des radiations électromagnétiques sont émises ou absorbées lorsqu un électron saute de couche.
3 Le poids atomique Unité de Masse Atomique = u = / de la masse du C (amu ou dalton) A Fe = p + n = Z Fe = x.9 =.98 u N Fe = x.898 =.9 u.88, mais poids atomique Fe =.99 u Les isotopes stables de Fe: Poids atomique de Fe =.99, abondance =.8% Poids atomique de Fe =.99, abondance = 9.% Poids atomique de Fe =.998, abondance =.% Poids atomique de 8 Fe =.98, abondance =.8% Poids atomique de Fe =.99 x x.9... =.888 u
4 La distribution des électrons Décrite par quatre nombres quantiques: n, l, m, s Les nombres quantiques sont des variables qui décrivent le comportement des électrons selon l équation d onde de Schrodinger: n = Le niveau d énergie ( à couches) l = Le type d orbitale (sous-couches s, p, d, f) m = L orientation de l orbitale s = Le spin de l électron sur son axe (Le principe d exclusion de Pauli précise qu une orbitale contient un maximum de deux électrons de spin opposé) Les couches peuvent contenir x n électrons (où n = numéro de la couche) n = e n = 8 e n = 8 e n = e n = e
5 Certaines sous-couches ont des énergies inférieures aux sous-couches de la couche plus vers l intérieure chevauchement des orbitales Énergie p x p y p z d xy d yz d xz d xy d z s p x p y p z s p x p y p z s s Remplissage des orbitales: s s p s p s d p s d p s f d p s f
6 Principes d'aufbau. Les électrons pénètrent dans les orbitales ayant les plus faibles énergies. Chacune des orbitales contiennent un maximum de deux électrons de spin opposé. Les séries d orbitales sont remplies avec un électron par orbitale et, par la suite, le deuxième électron par orbitale (i.e. p x p y p z p x p y p z ). La stabilité est augmenter lorsque les orbitales à remplir sont pleines, demi-pleines ou vides
7 Période Orbitale en remplissage No. d élements s s, p 8 s, p 8 s, d, p 8 s, d, p 8 s, f, d, p s, f connus
8 Couche (n) Sous-couche Nombre Type d Élément d électrons orbitale (l) (e = /) s s He
9 Couche (n) Sous-couche Nombre Type d Élément d électrons orbitale (l) (e = /) s s He (e = 8/) s s
10 Couche (n) Sous-couche Nombre Type d Élément d électrons orbitale (l) (e = /) s s He (e = 8/) s s Be
11 Couche (n) Sous-couche Nombre Type d Élément d électrons orbitale (l) (e = /) s s He (e = 8/) s s Be p p
12 Couche (n) Sous-couche Nombre Type d Élément d électrons orbitale (l) (e = /) s s He (e = 8/) s s Be p p Ne
13 Couche (n) Sous-couche Nombre Type d Élément d électrons orbitale (l) (e = /) s s He (e = 8/) s s Be p p Ne (e = 8/8) s s p p
14 Couche (n) Sous-couche Nombre Type d Élément d électrons orbitale (l) (e = /) s s He (e = 8/) s s Be p p Ne (e = 8/8) s s Mg p p 8Ar
15 Couche (n) Sous-couche Nombre Type d Élément d électrons orbitale (l) (e = /) s s He (e = 8/) s s Be p p Ne (e = 8/8) s s Mg p p 8Ar (e = 8/) s s d d p p
16 Couche (n) Sous-couche Nombre Type d Élément d électrons orbitale (l) (e = /) s s He (e = 8/) s s Be p p Ne (e = 8/8) s s Mg p p 8Ar (e = 8/) s s Ca d d Zn p p Kr
17 Couche (n) Sous-couche Nombre Type d Élément d électrons orbitale (l) (e = /) s s He (e = 8/) s s Be p p Ne (e = 8/8) s s Mg p p 8Ar (e = 8/) s s Ca d d Zn p p Kr (e = 8/) s s d d 8Sr 8Cd p p Xe (e = /8) s s Ba f f Yb d d 8Hg (e = /) p p 8Rn s s 88Ra f f No
18 Tableau des configurations électroniques s e p e d e f e n 8 H s He s Li s s Be s s B s s p C s s p N s s p 8 O s s p 9 F s s p Ne s s p Na [Ne] s Mg [Ne] s Al [Ne] s p Si [Ne] s p P [Ne] s p S [Ne] s p Cl [Ne] s p 8 Ar [Ne] s p
19 Le tableau périodique s d p Publié pour la première fois par Mendeleev en 89. n Les éléments sont distribués en rangés (périodes, n) 8. et en colonnes (groupes).. H He Les éléments d un même groupe ont des.9 9. configurations électroniques, et des Li Be propriétés physiques similaires. B C N O F Ne. Na 9. 9 K 8. Rb Cs 8 Fr. Mg. Ca 8. 8 Sr Ba 88 Ra 8 9. Sc Y 9 La 89 Ac.9 9. Zr 8 Hf.9 V 9.9 Nb 8 Ta. Cr 9.9 Mo 8 W.9 Mn 98 Tc 8 Re.8 Fe Ru 9 Os 8.9 Co Rh 9 Ir 8. 8 Ni Pd 9 8 Pt. 9 Cu 8 Ag 9 9 Au. Zn 8 Cd 8 Hg. Al 9. Ga 9 In Si P. Ge 9 Sn, 8 Pb.9 As, Sb, 9 8 Bi. S 9. Se 8 Te 9 8 Po. Cl 9.9 Br I 8 At. 8 Ar 8.8 Kr Xe 8 Rn f d 8 Ce 9 Th 9 Pr 9 Pa 9 Nd 8 9 U Pm 9 Np Sm 9 Pu Eu 9 Am Gd 9 Cm 9 Tb 9 Bk Dy 98 Cf Ho 99 Es 8 Er Fm 9 9 Tm 8 Md Yb 9 No Lu Lr
20 Métaux (état métallique, conducteur d électricité) et non-métaux (cristallin en état natif, et non-conducteur) n 8. H.9 9. Li Be.. Na Mg 9. 9 K 8. Rb Cs 8 Fr. He. Ca 8. 8 Sr Ba 88 Ra 8 9. Sc Y 9 La 89 Ac.9 9. Zr 8 Hf.9 V 9.9 Nb 8 Ta. Cr 9.9 Mo 8 W.9 Mn 98 Tc 8 Re.8 Fe Ru 9 Os 8.9 Co Rh 9 Ir 8. 8 Ni Pd 9 8 Pt. 9 Cu 8 Ag 9 9 Au. Zn 8 Cd 8 Hg.8 B. Al 9. Ga 9 In 8. C 8. Si. Ge 9 Sn, 8 Pb. N. P.9 As, Sb, 9 8 Bi. 8 O. S 9. Se 8 Te 9 8 Po 9. 9 F. Cl 9.9 Br I 8 At. Ne. 8 Ar 8.8 Kr Xe 8 Rn
21 Métaux alcalins Groupe (sauf H) n 8 H Li Na 9 K Rb Cs 8 Fr He Be Mg Ca 8 Sr Ba 88 Ra 8 9 Al Sc 9 Y La 89 Ac Zr Hf V Nb Ta Cr Mo W Mn Tc Re Fe Ru Os Co Rh Ir 8 Ni Pd 8 Pt 9 Cu Ag 9 Au Zn 8 Cd 8 Hg B Ga 9 In 8 C N Si Ge Sn, 8 Pb P As, Sb, 8 Bi 8 O S Se Te 8 Po 9 F Cl Br I 8 At Ne 8 Ar Kr Xe 8 Rn 8 Ce 9 Th 9 Pr 9 Pa 9 Nd 9 U Pm 9 Np Sm 9 Pu Eu 9 Am Gd 9 Cm Tb 9 Bk Dy 98 Cf Ho 99 Es 8 Er Fm 9 Tm Md Yb No Lu Lr
22 Alcalino-terreux Groupe n 8 H Li Na 9 K Rb Cs 8 Fr He Be Mg Ca 8 Sr Ba 88 Ra 8 9 Al Sc 9 Y La 89 Ac Zr Hf V Nb Ta Cr Mo W Mn Tc Re Fe Ru Os Co Rh Ir 8 Ni Pd 8 Pt 9 Cu Ag 9 Au Zn 8 Cd 8 Hg B Ga 9 In 8 C N Si Ge Sn, 8 Pb P As, Sb, 8 Bi 8 O S Se Te 8 Po 9 F Cl Br I 8 At Ne 8 Ar Kr Xe 8 Rn 8 Ce 9 Th 9 Pr 9 Pa 9 Nd 9 U Pm 9 Np Sm 9 Pu Eu 9 Am Gd 9 Cm Tb 9 Bk Dy 98 Cf Ho 99 Es 8 Er Fm 9 Tm Md Yb No Lu Lr
23 Halogènes Groupe n 8 H Li Na 9 K Rb Cs 8 Fr He Be Mg Ca 8 Sr Ba 88 Ra 8 9 Al Sc 9 Y La 89 Ac Zr Hf V Nb Ta Cr Mo W Mn Tc Re Fe Ru Os Co Rh Ir 8 Ni Pd 8 Pt 9 Cu Ag 9 Au Zn 8 Cd 8 Hg B Ga 9 In 8 C N Si Ge Sn, 8 Pb P As, Sb, 8 Bi 8 O S Se Te 8 Po 9 F Cl Br I 8 At Ne 8 Ar Kr Xe 8 Rn 8 Ce 9 Th 9 Pr 9 Pa 9 Nd 9 U Pm 9 Np Sm 9 Pu Eu 9 Am Gd 9 Cm Tb 9 Bk Dy 98 Cf Ho 99 Es 8 Er Fm 9 Tm Md Yb No Lu Lr
24 Gaz nobles Groupe 8 n 8 H Li Na 9 K Rb Cs 8 Fr He Be Mg Ca 8 Sr Ba 88 Ra 8 9 Al Sc 9 Y La 89 Ac Zr Hf V Nb Ta Cr Mo W Mn Tc Re Fe Ru Os Co Rh Ir 8 Ni Pd 8 Pt 9 Cu Ag 9 Au Zn 8 Cd 8 Hg B Ga 9 In 8 C N Si Ge Sn, 8 Pb P As, Sb, 8 Bi 8 O S Se Te 8 Po 9 F Cl Br I 8 At Ne 8 Ar Kr Xe 8 Rn 8 Ce 9 Th 9 Pr 9 Pa 9 Nd 9 U Pm 9 Np Sm 9 Pu Eu 9 Am Gd 9 Cm Tb 9 Bk Dy 98 Cf Ho 99 Es 8 Er Fm 9 Tm Md Yb No Lu Lr
25 Les éléments de transition Trois séries d éléments de transition existent Ces éléments remplissent les couches électroniques d, d et d Les éléments de transition sont tous des métaux.
26 La première série de transition Scandium () au zinc () éléments Remplissage de la sous-couche d, avant la sous-couche p Les configurations des électrons de la sous-couche externe p sont similaires n 8 H Li Na 9 K Rb Cs 8 Fr He Be Mg Ca 8 Sr Ba 88 Ra 8 9 Al Sc 9 Y La 89 Ac Zr Hf V Nb Ta Cr Mo W Mn Tc Re Fe Ru Os Co Rh Ir 8 Ni Pd 8 Pt 9 Cu Ag 9 Au Zn 8 Cd 8 Hg B Ga 9 In 8 C N Si Ge Sn, 8 Pb P As, Sb, 8 Bi 8 O S Se Te 8 Po 9 F Cl Br I 8 At Ne 8 Ar Kr Xe 8 Rn 8 Ce 9 Th 9 Pr 9 Pa 9 Nd 9 U Pm 9 Np Sm 9 Pu Eu 9 Am Gd 9 Cm Tb 9 Bk Dy 98 Cf Ho 99 Es 8 Er Fm 9 Tm Md Yb No Lu Lr
27 La deuxième série de transition Yttrium (9) au cadmium (8) n Remplissage de la sous-couche d, avant la sous-couche p Les configurations des électrons de la sous-couche externe p sont similaires 8 H Li Na 9 K Rb Cs 8 Fr He Be Mg Ca 8 Sr Ba 88 Ra 8 9 Al Sc 9 Y La 89 Ac Zr Hf V Nb Ta Cr Mo W Mn Tc Re Fe Ru Os Co Rh Ir 8 Ni Pd 8 Pt 9 Cu Ag 9 Au Zn 8 Cd 8 Hg B Ga 9 In 8 C N Si Ge Sn, 8 Pb P As, Sb, 8 Bi 8 O S Se Te 8 Po 9 F Cl Br I 8 At Ne 8 Ar Kr Xe 8 Rn 8 Ce 9 Th 9 Pr 9 Pa 9 Nd 9 U Pm 9 Np Sm 9 Pu Eu 9 Am Gd 9 Cm Tb 9 Bk Dy 98 Cf Ho 99 Es 8 Er Fm 9 Tm Md Yb No Lu Lr
28 La troisième série de transition n Lanthane () au mercure (8) Remplissage de la sous-couche d, avant p Les configurations des électrons de la sous-couche externe 8 p sont similaires He H Li Na 9 K Rb Cs 8 Fr Be Mg Ca 8 Sr Ba 88 Ra 8 9 Al Sc 9 Y La 89 Ac Zr Hf V Nb Ta Cr Mo W Mn Tc Re Fe Ru Os Co Rh Ir 8 Ni Pd 8 Pt 9 Cu Ag 9 Au Zn 8 Cd 8 Hg B Ga 9 In 8 C N Si Ge Sn, 8 Pb P As, Sb, 8 Bi 8 O S Se Te 8 Po 9 F Cl Br I 8 At Ne 8 Ar Kr Xe 8 Rn 8 Ce 9 Th 9 Pr 9 Pa 9 Nd 9 U Pm 9 Np Sm 9 Pu Eu 9 Am Gd 9 Cm Tb 9 Bk Dy 98 Cf Ho 99 Es 8 Er Fm 9 Tm Md Yb No Lu Lr
29 Lanthanides (Éléments Terre Rare) n Les éléments (période ) Remplissage de la sous-couche f Les deux couches externes p et s sont identiques Propriétés sont semblables 8 H Li Na 9 K Rb Cs 8 Fr He Be Mg Ca 8 Sr Ba 88 Ra 8 9 Al Sc 9 Y La 89 Ac Zr Hf V Nb Ta Cr Mo W Mn Tc Re Fe Ru Os Co Rh Ir 8 Ni Pd 8 Pt 9 Cu Ag 9 Au Zn 8 Cd 8 Hg B Ga 9 In 8 C N Si Ge Sn, 8 Pb P As, Sb, 8 Bi 8 O S Se Te 8 Po 9 F Cl Br I 8 At Ne 8 Ar Kr Xe 8 Rn 8 Ce 9 Th 9 Pr 9 Pa 9 Nd 9 U Pm 9 Np Sm 9 Pu Eu 9 Am Gd 9 Cm Tb 9 Bk Dy 98 Cf Ho 99 Es 8 Er Fm 9 Tm Md Yb No Lu Lr
30 Les actinides n Période, éléments Actinium (89) au lawrencium () Les éléments de remplissage de la sous-couche f Les sous-couches externes p et s ont des configurations 8 électroniques semblables He H Li Na 9 K Rb Cs 8 Fr Be Mg Ca 8 Sr Ba 88 Ra 8 9 Al Sc 9 Y La 89 Ac Zr Hf V Nb Ta Cr Mo W Mn Tc Re Fe Ru Os Co Rh Ir 8 Ni Pd 8 Pt 9 Cu Ag 9 Au Zn 8 Cd 8 Hg B Ga 9 In 8 C N Si Ge Sn, 8 Pb P As, Sb, 8 Bi 8 O S Se Te 8 Po 9 F Cl Br I 8 At Ne 8 Ar Kr Xe 8 Rn 8 Ce 9 Th 9 Pr 9 Pa 9 Nd 9 U Pm 9 Np Sm 9 Pu Eu 9 Am Gd 9 Cm Tb 9 Bk Dy 98 Cf Ho 99 Es 8 Er Fm 9 Tm Md Yb No Lu Lr
31 Couche de Valence La couche d électron la plus élevée se nomme couche de valence. Le niveau de valence est la valeur la plus élevée de "n" présente dans n importe quelle configuration électronique. Le niveau de valence n est pas nécessairement le dernier terme d une configuration électronique. Ceci est le résultat du chevauchement d orbitales
32 Électrons de valence Les électrons qui sont dans le niveau de valence Peuvent être acquis ou perdus pour compléter un niveau (couche ou sous-couche) - ionisation Les électrons de valence sont les électrons qui sont impliqués dans les liaisons atomiques covalentes
33 Énergie d ionisation Na Na + + e. ev Énergie de première ionisation Na Na + + e.9 ev Énergie de deuxième ionisation Na Na + + e. ev Énergie de septième ionisation Ne Ne + + e. ev Ne Ne + + e.9 ev Ne Ne + + e 9. ev
34 s s p s p s p d s p He d Potentiel d'ionisation (ev) H Li Be B C N O Ne F Mg Al Na Si P Si Cl Ar K Fe Co Mn Ni Sc V Cr Ca Cu Zn Ga Ge AsSe Br Kr Rb Cd Pd Sr Y Zr Nb Mo Tc RuRh Ag In Sn Sb Te I Xe
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