i
i
“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 97 — #105
i
i
i
i
i
i
ATOME POLYÉLECTRONIQUE
Détermination des électrons de valence et des électrons de cœur
Identifier les électrons de cœur et les électrons de valence d’un atome de carbone (Z = 6) et
d’un atome de fer (Z = 26).
Réponse :
La configuration électronique du carbone C (Z = 6) s’écrit : 1s 2 2s 2 2p 2 .
La valeur maximale du nombre quantique n est égale à 2. Il y a 4 électrons de valence
(électrons 2s et 2p) et 2 électrons de cœur (électrons 1s). La configuration électronique du
fer Fe (Z = 26) a été écrite à l’occasion du précédent exercice résolu. La valeur maximale du
nombre quantique n est égale à 4 et la sous-couche d n’est pas complète : il y a 8 électrons
de valence (2 électrons 4s et 6 électrons 3d).
Il y a par ailleurs 18 électrons de cœur (correspondant à la configuration électronique de
l’argon). La distinction électrons de cœur/électrons de valence justifie a posteriori l’écriture
simplifiée de la configuration sous la forme :
[Ar] 3d
6 4s
2
puisque les électrons de cœur (correspondant à la configuration électronique de l’argon) ne
sont pas mis en jeu dans les réactions chimiques.
Exercice résolu
À partir de la configuration électronique relative aux électrons de valence et de la règle de
HUND, la structure de LEWIS de différents atomes peut être retrouvée et justifiée. Ainsi
l’atome d’oxygène (Z = 8) possède une configuration électronique du type :
1s
2 2s
2 2p
4 .
Les électrons de valence se répartissent en un doublet d’électrons 2s, un doublet d’électrons
2p et deux électrons 2p célibataires. Ceci correspond à l’écriture bien connue de la structure
de LEWIS de l’atome d’oxygène (voir figure 2.18).
O
E
1s
2s
2p
électrons de valence
FIGURE 2.18 – Configuration électronique et structure de LEWIS de l’oxygène
Un raisonnement analogue mené sur l’atome d’azote (Z = 7) conduit à l’existence au sein
des électrons de valence d’un doublet d’ électrons 2s et de 3 électrons 2p célibataires ; ceci
97
i
“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 97 — #105
i
i
i
i
i
i
ATOME POLYÉLECTRONIQUE
Détermination des électrons de valence et des électrons de cœur
Identifier les électrons de cœur et les électrons de valence d’un atome de carbone (Z = 6) et
d’un atome de fer (Z = 26).
Réponse :
La configuration électronique du carbone C (Z = 6) s’écrit : 1s 2 2s 2 2p 2 .
La valeur maximale du nombre quantique n est égale à 2. Il y a 4 électrons de valence
(électrons 2s et 2p) et 2 électrons de cœur (électrons 1s). La configuration électronique du
fer Fe (Z = 26) a été écrite à l’occasion du précédent exercice résolu. La valeur maximale du
nombre quantique n est égale à 4 et la sous-couche d n’est pas complète : il y a 8 électrons
de valence (2 électrons 4s et 6 électrons 3d).
Il y a par ailleurs 18 électrons de cœur (correspondant à la configuration électronique de
l’argon). La distinction électrons de cœur/électrons de valence justifie a posteriori l’écriture
simplifiée de la configuration sous la forme :
[Ar] 3d
6 4s
2
puisque les électrons de cœur (correspondant à la configuration électronique de l’argon) ne
sont pas mis en jeu dans les réactions chimiques.
Exercice résolu
À partir de la configuration électronique relative aux électrons de valence et de la règle de
HUND, la structure de LEWIS de différents atomes peut être retrouvée et justifiée. Ainsi
l’atome d’oxygène (Z = 8) possède une configuration électronique du type :
1s
2 2s
2 2p
4 .
Les électrons de valence se répartissent en un doublet d’électrons 2s, un doublet d’électrons
2p et deux électrons 2p célibataires. Ceci correspond à l’écriture bien connue de la structure
de LEWIS de l’atome d’oxygène (voir figure 2.18).
O
E
1s
2s
2p
électrons de valence
FIGURE 2.18 – Configuration électronique et structure de LEWIS de l’oxygène
Un raisonnement analogue mené sur l’atome d’azote (Z = 7) conduit à l’existence au sein
des électrons de valence d’un doublet d’ électrons 2s et de 3 électrons 2p célibataires ; ceci
97