Type d’électron
Is
s, P
d
f
Couche (n - 2 et n - 3)
1,00
1,00
1,00
Couche n - 1
0,85
1,00
1,00
Même couche
0,30
0,35
0,35
0,37
Valeurs empiriques des constantes d'écran o
C, N, O, F
Pour un électron 2s ou 2p du carbone (ls’2s“2p-) ; a = 2 x 0,85 + 3 x 0,35 = 2,75
(2 électrons dans 1 s et 3 dans la même couche). On obtient Z*(« = 2) = 3,25. On voit que
les autres électrons abaissent beaucoup le Z réel pour un électron de la couche externe.
De la même manière on obtient :
Atome
Z*
C
3,25
N
3,90
O
4,55
F
5,20
C"
3,60
N"
4,25
O"
4,9
5,55
La comparaison de X et X "" montre que le fait d’ôter un électron de la couche externe
augmente la charge effective ressentie par les électrons restants.
T J
O
c
D
û
«JD t H
O
CM
(y)
x:
ai
>Q .
O
U
3. Calcul de Z' pour les couches externes de quelques métaux
Considérons la triade fer, cobalt, nickel : Fe (Z = 26), Co (Z = 27), Ni (Z = 28). La
configuration électronique de ces trois métaux est ; ls^(2s^2p^)(3s^3p^)(3d"')(4s^) où m
prend les valeurs 6, 7 et 8 respectivement pour Fe, Co, Ni. Pour un électron de la couche
4s, nous avons : a(m) = (1 x 0,35 + m x 1,00 + 8 x 0,85 + 10 x 1,00) (un électron 4s,
m électrons dans la couche 3d, 8 électrons dans les couches 3sp, 10 électrons dans les
couches 2sp et 1 s). Nous obtenons :
Atome
Z*
Fe
2,50
Co
2,50
Ni
2,50
Nous constatons que si nous ajoutons à chaque fois une unité à Z, nous retranchons
une contribution égale d ’un électron supplémentaire de la couche d.
Nous constatons que plus Z augmente, plus les électrons intermédiaires viennent faire
écran à un électron de la couche la plus externe. De ce fait, les exposants Z* de ces
couches restent voisins et sont du même ordre de grandeur que ceux des couches 2 p
des atomes légers comme C, N, O, F. Cette constatation est de la plus grande importance
pour la définition des couches de valence que nous verrons plus loin. En revanche, pour
les atomes lourds, les électrons des couches internes, profondes, du type K, L, sont très
affectés par la valeur de Z, car ils sont peu écrantés.
JD
Fiche 31
59
Is
s, P
d
f
Couche (n - 2 et n - 3)
1,00
1,00
1,00
Couche n - 1
0,85
1,00
1,00
Même couche
0,30
0,35
0,35
0,37
Valeurs empiriques des constantes d'écran o
C, N, O, F
Pour un électron 2s ou 2p du carbone (ls’2s“2p-) ; a = 2 x 0,85 + 3 x 0,35 = 2,75
(2 électrons dans 1 s et 3 dans la même couche). On obtient Z*(« = 2) = 3,25. On voit que
les autres électrons abaissent beaucoup le Z réel pour un électron de la couche externe.
De la même manière on obtient :
Atome
Z*
C
3,25
N
3,90
O
4,55
F
5,20
C"
3,60
N"
4,25
O"
4,9
5,55
La comparaison de X et X "" montre que le fait d’ôter un électron de la couche externe
augmente la charge effective ressentie par les électrons restants.
T J
O
c
D
û
«JD t H
O
CM
(y)
x:
ai
>Q .
O
U
3. Calcul de Z' pour les couches externes de quelques métaux
Considérons la triade fer, cobalt, nickel : Fe (Z = 26), Co (Z = 27), Ni (Z = 28). La
configuration électronique de ces trois métaux est ; ls^(2s^2p^)(3s^3p^)(3d"')(4s^) où m
prend les valeurs 6, 7 et 8 respectivement pour Fe, Co, Ni. Pour un électron de la couche
4s, nous avons : a(m) = (1 x 0,35 + m x 1,00 + 8 x 0,85 + 10 x 1,00) (un électron 4s,
m électrons dans la couche 3d, 8 électrons dans les couches 3sp, 10 électrons dans les
couches 2sp et 1 s). Nous obtenons :
Atome
Z*
Fe
2,50
Co
2,50
Ni
2,50
Nous constatons que si nous ajoutons à chaque fois une unité à Z, nous retranchons
une contribution égale d ’un électron supplémentaire de la couche d.
Nous constatons que plus Z augmente, plus les électrons intermédiaires viennent faire
écran à un électron de la couche la plus externe. De ce fait, les exposants Z* de ces
couches restent voisins et sont du même ordre de grandeur que ceux des couches 2 p
des atomes légers comme C, N, O, F. Cette constatation est de la plus grande importance
pour la définition des couches de valence que nous verrons plus loin. En revanche, pour
les atomes lourds, les électrons des couches internes, profondes, du type K, L, sont très
affectés par la valeur de Z, car ils sont peu écrantés.
JD
Fiche 31
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