626 Chapitre 23
Atomes et éléments
Quelles sont les configurations électroniques des ions sodium, calcium, et fluorure ?
• Cas de l’ion sodium 11 Na
+ : la configuration électronique de l’atome est 1s
2 2s
2 2p
6 3s
1 .
C’est donc l’électron 3s qui est arraché lors de l’ionisation du sodium. On en déduit la
configuration électronique de l’ion sodium : 1s
2 2s
2 2p
6 (configuration du néon).
• De même pour l’ion calcium 20 Ca
2+ : la configuration électronique de l’atome est
1s
2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 . Les deux électrons arrachés sont les électrons 4s et la configuration
électronique de l’ion calcium est 1s
2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 (configuration de l’argon).
• Dans le cas de l’ion fluorure 9 F
− , l’ajout d’un dixième électron permet le remplissage de
la sous-couche 2p. Ainsi, la configuration de l’ion fluorure est 1s
2 2s
2 2p
6 (configuration du
néon).
Nous remarquons sur ces trois exemples que les ions stables ont tous des sous-couches remplies.
Ce n’est pas une règle générale.
Quelles sont les configurations électroniques des ions argent, cuivre et fer ?
Ces trois exemples se trouvent parmi les éléments de transition (c’est-à-dire les éléments situés dans
les colonnes 3 à 12 du tableau périodique). Étudions les états d’ionisation stables de ces éléments :
47 Ag
+ , 29 Cu
2+ , 26 Fe
2+ et 26 Fe
3+ .
• La configuration électronique de l’argent étant [Kr]4d
10 5s
1 , celle de l’ion argent(I) est donc
[Kr]4d
10 5s
0 .
• Le cuivre a une configuration électronique similaire [Ar]3d
10 4s
1 . Pourtant, l’état d’ionisation
le plus stable n’est pas le cuivre(I) mais le cuivre(II), dont la configuration électronique
est [Ar]3d
9 4s
0 . La stabilisation par sous-couche remplie ou demi-remplie n’est donc pas
généralisable.
4 Électrons de cœur et électrons de valence
Les électrons de valence sont les électrons qui interviennent dans les liaisons chimiques et
qui sont à l’origine des propriétés chimiques des différents éléments chimiques. On les distingue
ainsi des autres électrons, plus liés au noyau, qu’on appelle les électrons de cœur.
Les électrons de valence sont les électrons de la couche ayant le nombre quantique n le plus
élevé ainsi que les électrons de la sous-couche (n − 1)d si elle est en cours de remplissage.
Définition : Électrons de valence
Cette définition s’étend aux atomes lourds : les électrons de la sous-couche (n − 2)f sont des
électrons de valence si cette sous-couche est en cours de remplissage.
Quels sont les électrons de valence de l’azote, du magnésium, du fer et de l’arsenic ?
Dans tous les cas, il faut commencer par donner les configurations électroniques des atomes dans
leur état fondamental. Les électrons de valence sont soulignés dans les configurations suivantes :
— Azote 7 N : 1s
2 2s
2 2p
3 .
— Magnésium 12 Mg : 1s
2 2s
2 2p
6 3s
2 .
— Fer 26 Fe : 1s
2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
6 .
— Arsenic 33 As : 1s
2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
10 4p
3 .
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Quelles sont les configurations électroniques des ions sodium, calcium, et fluorure ?
• Cas de l’ion sodium 11 Na
+ : la configuration électronique de l’atome est 1s
2 2s
2 2p
6 3s
1 .
C’est donc l’électron 3s qui est arraché lors de l’ionisation du sodium. On en déduit la
configuration électronique de l’ion sodium : 1s
2 2s
2 2p
6 (configuration du néon).
• De même pour l’ion calcium 20 Ca
2+ : la configuration électronique de l’atome est
1s
2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 . Les deux électrons arrachés sont les électrons 4s et la configuration
électronique de l’ion calcium est 1s
2 2s
2 2p
6 3s
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6 (configuration de l’argon).
• Dans le cas de l’ion fluorure 9 F
− , l’ajout d’un dixième électron permet le remplissage de
la sous-couche 2p. Ainsi, la configuration de l’ion fluorure est 1s
2 2s
2 2p
6 (configuration du
néon).
Nous remarquons sur ces trois exemples que les ions stables ont tous des sous-couches remplies.
Ce n’est pas une règle générale.
Quelles sont les configurations électroniques des ions argent, cuivre et fer ?
Ces trois exemples se trouvent parmi les éléments de transition (c’est-à-dire les éléments situés dans
les colonnes 3 à 12 du tableau périodique). Étudions les états d’ionisation stables de ces éléments :
47 Ag
+ , 29 Cu
2+ , 26 Fe
2+ et 26 Fe
3+ .
• La configuration électronique de l’argent étant [Kr]4d
10 5s
1 , celle de l’ion argent(I) est donc
[Kr]4d
10 5s
0 .
• Le cuivre a une configuration électronique similaire [Ar]3d
10 4s
1 . Pourtant, l’état d’ionisation
le plus stable n’est pas le cuivre(I) mais le cuivre(II), dont la configuration électronique
est [Ar]3d
9 4s
0 . La stabilisation par sous-couche remplie ou demi-remplie n’est donc pas
généralisable.
4 Électrons de cœur et électrons de valence
Les électrons de valence sont les électrons qui interviennent dans les liaisons chimiques et
qui sont à l’origine des propriétés chimiques des différents éléments chimiques. On les distingue
ainsi des autres électrons, plus liés au noyau, qu’on appelle les électrons de cœur.
Les électrons de valence sont les électrons de la couche ayant le nombre quantique n le plus
élevé ainsi que les électrons de la sous-couche (n − 1)d si elle est en cours de remplissage.
Définition : Électrons de valence
Cette définition s’étend aux atomes lourds : les électrons de la sous-couche (n − 2)f sont des
électrons de valence si cette sous-couche est en cours de remplissage.
Quels sont les électrons de valence de l’azote, du magnésium, du fer et de l’arsenic ?
Dans tous les cas, il faut commencer par donner les configurations électroniques des atomes dans
leur état fondamental. Les électrons de valence sont soulignés dans les configurations suivantes :
— Azote 7 N : 1s
2 2s
2 2p
3 .
— Magnésium 12 Mg : 1s
2 2s
2 2p
6 3s
2 .
— Fer 26 Fe : 1s
2 2s
2 2p
6 3s
2 3p
6 4s
2 3d
6 .
— Arsenic 33 As : 1s
2 2s
2 2p
6 3s
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6 4s
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