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13 • Atomes
d’onde 5s conduit à une grande probabilité de présence de l’électron au voisinage du
noyau. Cette inversion des niveaux met bien en évidence le rôle important que joue
la répulsion coulombienne entre les électrons.
On appelle groupe de remplissage l’ensemble des états individuels correspondant
à une « période » du système périodique des éléments. Le nombre d’états |n l m l m S
pour chaque groupe de remplissage est indiqué dans la dernière colonne du tableau.
On appelle couche électronique l’ensemble des états individuels correspondant
à une même valeur de n et l, c’est-à-dire à une même énergie E nl . Chaque couche
comporte 2(2l + 1) états. Lorsque tous les états d’une couche sont occupés par un
électron, on dit que la couche est complète.
13.1.3 État fondamental des éléments chimiques
Les Z électrons d’un atome vont se répartir dans les états individuels en se conformant au principe de Pauli. Le niveau fondamental de l’atome correspond à la répartition donnant l’énergie minimale ; les états d’énergie supérieure sont des états excités.
On appelle configuration électronique d’un atome l’ensemble des couches occupées
avec l’indication du nombre d’électrons qui se trouvent dans chaque couche.
Pour déterminer la configuration de l’état fondamental d’un élément, il suffit de
distribuer successivement un électron et un seul dans chacun des états, en partant
du niveau 1s, dans l’ordre des niveaux E nl indiqués dans le tableau des groupes de
remplissage.
Donnons quelques exemples de configurations électroniques où le nombre d’électrons de la couche considérée est indiqué en exposant de son symbole.
TABLEAU 13.2 CONFIGURATIONS ÉLECTRONIQUES DE DIVERS ÉLÉMENTS.
Élément
Numéro atomique Z Symbole Configuration électronique
Hydrogène 1
H
1s
Hélium
2
He
1s 2
Lithium
3
Li
1s 2 2s
Carbone
6
C
1s 2 2s 2 2p 2
Néon
10
Ne
1s 2 2s 2 2p 6
Argon
18
Ar
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6
On remarque que les gaz rares : hélium, néon, argon, etc., terminent chaque groupe
de remplissage et ont des couches complètes. Leur configuration possède une stabilité particulière qui entraîne une grande inactivité chimique.
Le remplissage régulier des niveaux n’a lieu que jusqu’à Z = 23 correspondant
au vanadium. Pour retrouver aisément l’ordre de remplissage régulier des niveaux,
remarquons que le tableau « groupes et couches de remplissage » montre l’étagement
suivant.
13 • Atomes
d’onde 5s conduit à une grande probabilité de présence de l’électron au voisinage du
noyau. Cette inversion des niveaux met bien en évidence le rôle important que joue
la répulsion coulombienne entre les électrons.
On appelle groupe de remplissage l’ensemble des états individuels correspondant
à une « période » du système périodique des éléments. Le nombre d’états |n l m l m S
pour chaque groupe de remplissage est indiqué dans la dernière colonne du tableau.
On appelle couche électronique l’ensemble des états individuels correspondant
à une même valeur de n et l, c’est-à-dire à une même énergie E nl . Chaque couche
comporte 2(2l + 1) états. Lorsque tous les états d’une couche sont occupés par un
électron, on dit que la couche est complète.
13.1.3 État fondamental des éléments chimiques
Les Z électrons d’un atome vont se répartir dans les états individuels en se conformant au principe de Pauli. Le niveau fondamental de l’atome correspond à la répartition donnant l’énergie minimale ; les états d’énergie supérieure sont des états excités.
On appelle configuration électronique d’un atome l’ensemble des couches occupées
avec l’indication du nombre d’électrons qui se trouvent dans chaque couche.
Pour déterminer la configuration de l’état fondamental d’un élément, il suffit de
distribuer successivement un électron et un seul dans chacun des états, en partant
du niveau 1s, dans l’ordre des niveaux E nl indiqués dans le tableau des groupes de
remplissage.
Donnons quelques exemples de configurations électroniques où le nombre d’électrons de la couche considérée est indiqué en exposant de son symbole.
TABLEAU 13.2 CONFIGURATIONS ÉLECTRONIQUES DE DIVERS ÉLÉMENTS.
Élément
Numéro atomique Z Symbole Configuration électronique
Hydrogène 1
H
1s
Hélium
2
He
1s 2
Lithium
3
Li
1s 2 2s
Carbone
6
C
1s 2 2s 2 2p 2
Néon
10
Ne
1s 2 2s 2 2p 6
Argon
18
Ar
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6
On remarque que les gaz rares : hélium, néon, argon, etc., terminent chaque groupe
de remplissage et ont des couches complètes. Leur configuration possède une stabilité particulière qui entraîne une grande inactivité chimique.
Le remplissage régulier des niveaux n’a lieu que jusqu’à Z = 23 correspondant
au vanadium. Pour retrouver aisément l’ordre de remplissage régulier des niveaux,
remarquons que le tableau « groupes et couches de remplissage » montre l’étagement
suivant.