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3 • Atome et structure électronique – Classification Périodique
d) n ϭ 4, l ϭ 0, 1, 2 et 3 ce qui entraîne 1 case 4s, 3 cases 4p, 5 cases 4d et 7 cases 4f correspondant aux différentes valeurs que peut prendre m l , soit un total de 16 cases.
Exercice 3.7
Les affirmations suivantes sont-elles vraies ou fausses ?
A) Si l ϭ 1, l’électron est dans une orbitale d.
B) Si n ϭ 2, m l peut être égal à –1.
C) Pour un électron d, m l peut avoir la valeur 3.
D) Si l ϭ 2, la sous-couche correspondante peut recevoir au plus 10 électrons.
E) Le nombre n d’un électron d’une sous-couche f peut être égal à 3.
Solution
A) Faux : l ϭ 1, sous couche p.
B) Vrai : n ϭ 2 entraîne l ϭ 0,1 d’où m l peut avoir la valeur –1.
C) Faux : d correspond à l ϭ 2 donc il est impossible que m l puisse être égal à 3.
D) Vrai : l ϭ 2, (4l + 2) ϭ10.
E) Faux : sous couche f, l ϭ 3 il faudrait que n soit au moins égal à 4.
Exercice 3.8
Les nombres quantiques n, l et m l peuvent-ils avoir ensemble les valeurs
suivantes ? Si oui, quelle sous-couche caractérisent-elles ?
n
l
m l
n
l
m l
a) 2
0
0
f )
5
3
–3
b) 4
1
–2
g)
4
2
2
c) 3
1
–1
h)
2
3
3
d) 4
–1
0
i)
3
0
0
e) 2
0
–1
j )
5
2
–2
Solution
Les impossibilités sont les suivantes :
b) m l ne peut être inférieur à –1 puisque l ϭ 1.
d) l ne peut jamais avoir la valeur –1 (minimum : 0).
e) m l ne peut être que nul, puisque 1 ϭ 0.
h) l ne peut être supérieur à 1 (maximum : n – 1) et, par voie de conséquence, m l ne peut être égal
à 3.
En conclusion : a) 2s - b) impossible - c) 3p - d) impossible - e) impossible - f) 5f - g) 4d -
h) impossible - i) 3s - j) 5d.
Exercice 3.9
Dans un atome, combien d’électrons peuvent-ils être caractérisés par les
valeurs suivantes d’un ou de plusieurs nombres quantiques :
a) n ϭ 4
d )n ϭ 4, l ϭ 0, m s ϭ ϩ 1/2
3 • Atome et structure électronique – Classification Périodique
d) n ϭ 4, l ϭ 0, 1, 2 et 3 ce qui entraîne 1 case 4s, 3 cases 4p, 5 cases 4d et 7 cases 4f correspondant aux différentes valeurs que peut prendre m l , soit un total de 16 cases.
Exercice 3.7
Les affirmations suivantes sont-elles vraies ou fausses ?
A) Si l ϭ 1, l’électron est dans une orbitale d.
B) Si n ϭ 2, m l peut être égal à –1.
C) Pour un électron d, m l peut avoir la valeur 3.
D) Si l ϭ 2, la sous-couche correspondante peut recevoir au plus 10 électrons.
E) Le nombre n d’un électron d’une sous-couche f peut être égal à 3.
Solution
A) Faux : l ϭ 1, sous couche p.
B) Vrai : n ϭ 2 entraîne l ϭ 0,1 d’où m l peut avoir la valeur –1.
C) Faux : d correspond à l ϭ 2 donc il est impossible que m l puisse être égal à 3.
D) Vrai : l ϭ 2, (4l + 2) ϭ10.
E) Faux : sous couche f, l ϭ 3 il faudrait que n soit au moins égal à 4.
Exercice 3.8
Les nombres quantiques n, l et m l peuvent-ils avoir ensemble les valeurs
suivantes ? Si oui, quelle sous-couche caractérisent-elles ?
n
l
m l
n
l
m l
a) 2
0
0
f )
5
3
–3
b) 4
1
–2
g)
4
2
2
c) 3
1
–1
h)
2
3
3
d) 4
–1
0
i)
3
0
0
e) 2
0
–1
j )
5
2
–2
Solution
Les impossibilités sont les suivantes :
b) m l ne peut être inférieur à –1 puisque l ϭ 1.
d) l ne peut jamais avoir la valeur –1 (minimum : 0).
e) m l ne peut être que nul, puisque 1 ϭ 0.
h) l ne peut être supérieur à 1 (maximum : n – 1) et, par voie de conséquence, m l ne peut être égal
à 3.
En conclusion : a) 2s - b) impossible - c) 3p - d) impossible - e) impossible - f) 5f - g) 4d -
h) impossible - i) 3s - j) 5d.
Exercice 3.9
Dans un atome, combien d’électrons peuvent-ils être caractérisés par les
valeurs suivantes d’un ou de plusieurs nombres quantiques :
a) n ϭ 4
d )n ϭ 4, l ϭ 0, m s ϭ ϩ 1/2