9.3 Les nombres quantiques et les orbitales atomiques

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1 9.3 Les nombres quantiques et les orbitales atomiques
Point de départ de la physique quantique: la nature paradoxale de l’électron… 1900 PLANCK: échanges d’énergie par paquets 1905 EINSTEIN: explication de l’effet photoélectrique  paquets d’énergie portés par des particules (photons)

2 Principe d’incertitude d’Heisenberg
De la lumière pour observer… Le moindre photon qui percute ou interagit avec un électron va modifier la trajectoire initiale de ce dernier ou le faire changer d'orbitale. A cette échelle, le photon devient un projectile qui pourra déterminer la position de l'électron, mais qui aura en même temps modifier sa vitesse et sa trajectoire… h=Dx. Dp (h= 6, J.s cste de Planck) Dp=m. Dv

3 En d’autre mots… Principe d’Heinsenberg: il est impossible de connaître simultanément la position et la vitesse exactes d’une particule aussi petite que l’électron

4 Notion d’orbitale: Position et vitesse de l’électron ???
probabilité de trouver l’électron dans une zone donnée: orbitale Orbitale: région géométrique dans laquelle la probabilité de trouver l’électron est la plus grande L’orbitale est décrite par des nombres quantiques

5 Structure électronique de l’atome
Nombres quantiques Structure électronique de l’atome Exemple concret: le carbone 1s² 2s² 2p² Les électrons appartiennent à des niveaux d’énergie décrits par le nombre quantique n Niveau n=1  1 Niveau n=2  2 Il existe des sous-couches dans ces niveaux décrits pour le nombre quantique l Sous-couche: orbitale atomique Sous couche dans le niveau 1: s Orbitale 1s Sous-couches dans le niveau 2 : s et p  orbitales 2s et 2p On indique le nombre d’électrons sur chaque sous-couche En exposant

6 Energie des électrons Exemple concret: le carbone 1s² 2s² 2p²

7 Orbitales atomiques Type de nombre quantique Symbole Signification
Nombre quantique principal n Taille et énergie de l’orbitale Diapositive 9 Nombre quantique secondaire l Entre 0 et n-1 Forme de l’orbitale Diapositive 8 Sous-couches s, p, d, f Nombre quantique magnétique m Entre –l et +l Orientation spatiale de l’orbitale Nombre quantique de spin s + ½ ou -1/2 Sens de rotation de l’électron Carte d’identité d’un électron: n=1, l=0, m=0, s=-1/2

8 Forme des orbitales Ces régions, appelées orbitales définissent une zone où il existe une probabilité de trouver l’électron. Donc on ne sait pas comment se meut l’électron au sein de l’atome Les limites de l’atome sont floues Orbitales atomiques

9 Niveau 1 Niveau 2 Niveau 3 Probabilité de trouver l’unique électron de l’hydrogène autour de son noyau selon ses trois premiers niveaux d’énergie. Les zones plus brillantes indiquent une probabilité plus grande. Orbitales atomiques

10 Notre modèle de l’atome

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12 10. Structure électronique et réactivité chimique
Classement métaux/non-métaux

13 1869 Mendéléev Familles: ensemble d’éléments aux propriétés communes

14 Blocs selon le remplissage des couches électroniques

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