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3 • Atome et structure électronique – Classification Périodique
A) L’électron 4s pourrait trouver place en 3p, en perdant de l’énergie.
B) Le remplissage des niveaux est conforme à toutes les règles.
C) L’utilisation du symbole M signifie que la couche M (n ϭ 3) est complète, y compris par
conséquent la sous-couche 3d ; mais dans l’état fondamental celle-ci ne peut pas être complète
sans que le niveau 4s ne soit occupé.
D) Un niveau d correspond à la valeur 3 pour le nombre l ; est-ce possible ?
E) Aucune anomalie (vérifiez-le attentivement).
F) L’une des sous-couches est surpeuplée…
G) Tous les niveaux indiqués existent-ils vraiment ?
H) La règle de Hund n’est pas respectée, ce n’est pas l’état fondamental.
I) Aucune anomalie.
J) Le niveau 3d ne présente pas la distribution la plus stable (règle de Hund).
K) L’un des électrons 2p (lequel ?) devrait se trouver en 2s.
L) Dans un atome il ne peut y avoir deux électrons dans le même état (même valeur des quatre
nombres quantiques).
M) Aucune anomalie.
En conclusion État fondamental : B, E, I, M - État excité : A (3p 3 , 4s 0 ) - C (3d 8 , 4s 2 ) - H (les
électrons 2p chacun dans une case) - J (en 3d, cinq électrons célibataires) - K (2s 2 , 2p 3 ) - État
impossible : D (pas de niveau 2d) - F (3d 10 , 4p 3 ) - G (pas de niveau 3f) - L (principe d’exclusion).
Exercice 3.11
Si la configuration électronique 1s 2 , 2s 2 , 2p 5 , 3s 1 est celle d’un atome neutre,
quelle affirmation est inexacte ?
A) Le numéro atomique de cet atome est 10.
B) L’atome n’est pas dans sa configuration la plus stable.
C) L’atome doit recevoir de l’énergie pour passer à la configuration 1s 2 , 2s 2 ,
2p 6 .
D) L’atome contient deux électrons célibataires.
Solution
A) Exact. Pour un atome, le numéro atomique est égal au nombre de protons ou au nombre
d’électrons ; celui-ci s’obtient en faisant la somme des exposants dans la formule qui traduit la
configuration électronique (attention : il n’en serait pas de même s’il s’agissait d’un ion).
Un état est impossible si une règle ou un principe l’interdit : règles limitant les
valeurs que peuvent prendre les nombres quantiques (et par là même interdisant
l’existence de certains niveaux, par exemple 2f), principe d’exclusion de Pauli limitant la capacité d’accueil à tous les niveaux de l’organisation du nuage électronique (couches, sous-couches, cases quantiques).
Un état qui n’est ni fondamental ni impossible est un état excité : il ne viole aucune
règle fondamentale, mais la distribution des électrons n’assure pas à l’atome
l’énergie la plus basse possible.
Tous ces points sont-ils clairs ? Sinon, il vaudrait mieux effectuer d’abord une petite
révision.
3 • Atome et structure électronique – Classification Périodique
A) L’électron 4s pourrait trouver place en 3p, en perdant de l’énergie.
B) Le remplissage des niveaux est conforme à toutes les règles.
C) L’utilisation du symbole M signifie que la couche M (n ϭ 3) est complète, y compris par
conséquent la sous-couche 3d ; mais dans l’état fondamental celle-ci ne peut pas être complète
sans que le niveau 4s ne soit occupé.
D) Un niveau d correspond à la valeur 3 pour le nombre l ; est-ce possible ?
E) Aucune anomalie (vérifiez-le attentivement).
F) L’une des sous-couches est surpeuplée…
G) Tous les niveaux indiqués existent-ils vraiment ?
H) La règle de Hund n’est pas respectée, ce n’est pas l’état fondamental.
I) Aucune anomalie.
J) Le niveau 3d ne présente pas la distribution la plus stable (règle de Hund).
K) L’un des électrons 2p (lequel ?) devrait se trouver en 2s.
L) Dans un atome il ne peut y avoir deux électrons dans le même état (même valeur des quatre
nombres quantiques).
M) Aucune anomalie.
En conclusion État fondamental : B, E, I, M - État excité : A (3p 3 , 4s 0 ) - C (3d 8 , 4s 2 ) - H (les
électrons 2p chacun dans une case) - J (en 3d, cinq électrons célibataires) - K (2s 2 , 2p 3 ) - État
impossible : D (pas de niveau 2d) - F (3d 10 , 4p 3 ) - G (pas de niveau 3f) - L (principe d’exclusion).
Exercice 3.11
Si la configuration électronique 1s 2 , 2s 2 , 2p 5 , 3s 1 est celle d’un atome neutre,
quelle affirmation est inexacte ?
A) Le numéro atomique de cet atome est 10.
B) L’atome n’est pas dans sa configuration la plus stable.
C) L’atome doit recevoir de l’énergie pour passer à la configuration 1s 2 , 2s 2 ,
2p 6 .
D) L’atome contient deux électrons célibataires.
Solution
A) Exact. Pour un atome, le numéro atomique est égal au nombre de protons ou au nombre
d’électrons ; celui-ci s’obtient en faisant la somme des exposants dans la formule qui traduit la
configuration électronique (attention : il n’en serait pas de même s’il s’agissait d’un ion).
Un état est impossible si une règle ou un principe l’interdit : règles limitant les
valeurs que peuvent prendre les nombres quantiques (et par là même interdisant
l’existence de certains niveaux, par exemple 2f), principe d’exclusion de Pauli limitant la capacité d’accueil à tous les niveaux de l’organisation du nuage électronique (couches, sous-couches, cases quantiques).
Un état qui n’est ni fondamental ni impossible est un état excité : il ne viole aucune
règle fondamentale, mais la distribution des électrons n’assure pas à l’atome
l’énergie la plus basse possible.
Tous ces points sont-ils clairs ? Sinon, il vaudrait mieux effectuer d’abord une petite
révision.