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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 99 — #107
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ATOME POLYÉLECTRONIQUE
les zones de fort champ magnétique est observée (la substance est attirée par le champ magnétique, les moments magnétiques tendent à s’aligner avec le champ magnétique externe).
Le paramagnétisme est une propriété à associer à l’existence d’électrons célibataires, le diamagnétisme est au contraire à associer aux entités ne possédant que des électrons appariés.
Le diamagnétisme est donc universel. Parce qu’il est beaucoup plus grand que l’effet diamagnétique, l’effet paramagnétique prévaut en présence d’une substance possédant à la fois
des électrons appariés et un ou plusieurs électrons célibataires. Ainsi l’atome de fer Fe est un
atome paramagnétique (il possède un électron célibataire) tandis que l’atome d’hélium He
ou encore l’atome de zinc Zn sont des atomes diamagnétiques (l’écriture d’une configuration
électronique témoigne de l’existence exclusive de doublets d’électrons).
Exceptions aux règles de remplissage
Les exceptions aux règles de remplissage sont peu nombreuses dans le haut de la classification périodique (numéro atomique Z peu élevé) mais elles se multiplient dans le bas de
la classification. En effet les niveaux d’énergie deviennent très proches et de multiples facteurs interviennent dans le choix de l’état fondamental. Notons tout de même les premières
exceptions du haut de la classification périodique :
• le chrome (Z = 24) ne possède pas la configuration attendue :
[Ar] 3d
4 4s
2
mais
[Ar] 3d
5 4s
1
• le cuivre (Z = 29) ne possède pas la configuration attendue :
[Ar] 3d
9 4s
2
mais
[Ar] 3d
10 4s
1
Une explication établie par des considérations quantiques est le caractère stabilisateur fourni
par une couche d (ou f ) remplie ou demi-remplie (la configuration réelle du chrome comprend une couche 3d demi-remplie et la configuration réelle du cuivre comprend une couche
3d remplie). Remarquons que le même type d’irrégularité est observé pour le molybdène et
l’argent (situés au-dessous du chrome et du cuivre dans la classification périodique et adoptant respectivement les configurations :
[Kr] 4d
5 5s
1
et :
[Kr] 4d
10 5s
1 .
Des exceptions sont aussi rencontrées pour le niobium Nb, le ruthénium Ru ou le palladium
Pd. Ce constat est expliqué par la proximité en énergie des orbitales 5s et 4d.
Configuration électronique des ions
La configuration électronique d’un anion est facile à déterminer : il suffit d’établir la configuration électronique de l’atome correspondant et d’ajouter le nombre d’électrons correspondant à la charge portée en accord avec toutes les règles présentées précédemment.
Un atome a tendance à accepter des électrons pour former des anions jusqu’à saturation
de sa couche de valence (remplissage complet des orbitales atomiques de valence).
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ATOME POLYÉLECTRONIQUE
les zones de fort champ magnétique est observée (la substance est attirée par le champ magnétique, les moments magnétiques tendent à s’aligner avec le champ magnétique externe).
Le paramagnétisme est une propriété à associer à l’existence d’électrons célibataires, le diamagnétisme est au contraire à associer aux entités ne possédant que des électrons appariés.
Le diamagnétisme est donc universel. Parce qu’il est beaucoup plus grand que l’effet diamagnétique, l’effet paramagnétique prévaut en présence d’une substance possédant à la fois
des électrons appariés et un ou plusieurs électrons célibataires. Ainsi l’atome de fer Fe est un
atome paramagnétique (il possède un électron célibataire) tandis que l’atome d’hélium He
ou encore l’atome de zinc Zn sont des atomes diamagnétiques (l’écriture d’une configuration
électronique témoigne de l’existence exclusive de doublets d’électrons).
Exceptions aux règles de remplissage
Les exceptions aux règles de remplissage sont peu nombreuses dans le haut de la classification périodique (numéro atomique Z peu élevé) mais elles se multiplient dans le bas de
la classification. En effet les niveaux d’énergie deviennent très proches et de multiples facteurs interviennent dans le choix de l’état fondamental. Notons tout de même les premières
exceptions du haut de la classification périodique :
• le chrome (Z = 24) ne possède pas la configuration attendue :
[Ar] 3d
4 4s
2
mais
[Ar] 3d
5 4s
1
• le cuivre (Z = 29) ne possède pas la configuration attendue :
[Ar] 3d
9 4s
2
mais
[Ar] 3d
10 4s
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Une explication établie par des considérations quantiques est le caractère stabilisateur fourni
par une couche d (ou f ) remplie ou demi-remplie (la configuration réelle du chrome comprend une couche 3d demi-remplie et la configuration réelle du cuivre comprend une couche
3d remplie). Remarquons que le même type d’irrégularité est observé pour le molybdène et
l’argent (situés au-dessous du chrome et du cuivre dans la classification périodique et adoptant respectivement les configurations :
[Kr] 4d
5 5s
1
et :
[Kr] 4d
10 5s
1 .
Des exceptions sont aussi rencontrées pour le niobium Nb, le ruthénium Ru ou le palladium
Pd. Ce constat est expliqué par la proximité en énergie des orbitales 5s et 4d.
Configuration électronique des ions
La configuration électronique d’un anion est facile à déterminer : il suffit d’établir la configuration électronique de l’atome correspondant et d’ajouter le nombre d’électrons correspondant à la charge portée en accord avec toutes les règles présentées précédemment.
Un atome a tendance à accepter des électrons pour former des anions jusqu’à saturation
de sa couche de valence (remplissage complet des orbitales atomiques de valence).
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