On ne soupçonne pas dans quoi on met les pieds…. … En se demandant pourquoi Cu 2+ (aq) est bleu turquoise clair alors que Cu(NH 3 ) 4 2+ (aq) est bleu nuit foncé.

Les niveaux d’énergie, c’est bien joli… Mais quelle est la description de la matière correspondante ? Le comportement des électrons d’un atome (ou d’un ion, d’une molécule) peut il être facilement décrit ou modélisé ? (sous-entendu de façon compréhensible et agréable pour des élèves de 1 ère S ?)

Quel premier modèle vient à l’esprit ? Un électron qui tourne autour d’un noyau… Discussion et précisions : - nature des interactions électron/noyau - Calcul de l’énergie de l’électron - Contradiction avec le modèle en niveaux d’énergie ? (le modèle quantique) - Mais alors, pourquoi ? ? ? ? ? La perte d’énergie de l’électron (émission d’une onde électromagnétique par toute particule chargée en mouvement) !! L’électron ! Non ! Horreur ! Il va s’écraser sur le noyau ! Ah, ben non, finalement ça a l’air de tenir… (l’électron devrait se précipiter sur le noyau tout en émettant un spectre continu de radiations E.M.) (et les spectres atomiques n’ont rien de continu)

Il a donc fallu proposer un modèle révolutionnaire… … Dont un des aspects est la présentation de l’état des électrons sous la forme d’un diagramme de niveaux d’énergie. … Le modèle quantique… Nous envisageons donc de nous aventurer un peu plus loin dans le modèle quantique de l’atome Voici un objet mystérieux, presque magique : C’est l’équation de schrodinger ! On l’écrit aussi :

Comment a-t-on l’idée de poser cette équation ? A quoi sert-elle ? Y avez-vous repéré quelque chose qui jouerait le rôle d’une inconnue à trouver (genre « x ») ? Si l’électron est dans un état dit « stationnaire »… Une équation de schrodinger indépendante du temps, Qui permet d’accéder aux valeurs (quantifiées) de l’énergie de l’électron

Définir l’orbitale atomique caractéristique de l’électron. C’est-à-dire la zone de l’espace dans laquelle l’électron a (par exemple) 95% de chance de se trouver ! C’est-à-dire la forme du nuage électronique !!

Orbitales d : Orbitales s et p Quel rapport avec … Les électrons K, L, M ? (discussion, exemples, valeurs d’énergie associées, …) (il y en a d’autres…)

Et l’ion Cu 2+ alors ?

Répartissons les électrons de Cu 2+ (à l’aide de la classification périodique) Présentons les niveaux d’énergie correspondants… Considérons maintenant uniquement les électrons externes (avec une définition plus précise)… … Et commentons le fait que Cu 2+ est incolore. Les lettres des couches (K, L, M, …) sont remplacées par des numéros (1, 2, 3, …) Mais cela se complique parce qu’il y a des sous- couches (s, p, d, …) … et remplissons-les avec les 27 électrons de Cu 2+ (en rappelant ce qui peut se produire lorsqu’un rayonnement est absorbé)

Approchons 6 molécules d’eau de Cu 2+ … (explications, commentaires, discussions…) Expliquons la couleur bleue de Cu 2+ (aq) Approchons 4 molécules d’ammoniac… (qui remplacent 4 molécules d’H 2 O dans le plan équatorial, les deux H 2 O axiales sont toujours là) Et interprétons le changement de couleur !