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Physique-Chimie

Chimie

Atomes et classification périodique

Dans cette vidéo, Leïla explique comment déterminer les configurations électroniques de l'aluminium, du titanium et du préséodyme dans leur état fondamental.

Elle rappelle les règles pour déterminer les configurations électroniques: la règle de Schlickowski qui dit que les couches sont remplies selon l'ordre croissant de n plus l, et en cas d'égalité, selon n croissant, et le principe de Pauli qui dit que deux électrons ne peuvent pas être décrits par le même quadruplet de nombres quantiques.

Elle donne les configurations électroniques suivantes:
- Aluminium: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
- Titanium: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4d2
- Préséodyme: 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f3

Elle explique ensuite la répartition des électrons dans les sous-couches non saturées, en utilisant la règle de Hund qui dit que les électrons occupent un maximum d'orbitales atomiques avant de s'apparier si les orbitales sont dégénérées. Les orbitales sont dégénérées si elles sont au même niveau d'énergie.

Elle donne les répartitions suivantes:
- Pour l'aluminium: 3p1 avec un seul électron
- Pour le titanium: 4d2 avec un électron dans chaque orbitale
- Pour le préséodyme: 4f3 avec un électron dans chaque orbitale, et une paire d'électrons appariés dans une orbitale

Elle conclut en disant que ces connaissances sont utiles pour les devoirs surveillés et encourage les spectateurs à poser des questions dans les commentaires.

Salut à tous, c'est Leïla pour STUDIO. Aujourd'hui, on va travailler sur les configurations électroniques. Ok, donc voilà l'exercice ici. On nous demande de déterminer les configurations électroniques de l'aluminium, du titanium, du préséodyme, dans leur état fondamental. Et on nous donne évidemment le nombre d'électrons qu'ils ont chacun. Alors, pour ça, comme d'habitude, vous connaissez les règles pour déterminer les configurations électroniques. On en a deux. On a la règle de Schlickowski qui dit qu'on remplit les couches par ordre croissant de n plus l et en cas d'égalité par n croissant. Et donc, ça revient, comme je vous l'avais déjà expliqué précédemment, à faire ce petit tableau, tracer les diagonales parce que c'est là où le nombre n plus l est constant, et remplir selon le sens des flèches. On ne va pas s'attarder là-dessus. Quand vous êtes en DS, vous refaites ce truc-là dans un coin, que ce soit de la chimie ou de la physique, peu importe. Et après, vous pouvez faire toutes vos configurations électroniques sans vous tromper. De plus, on a, je vous ai rappelé, le principe de Pauli qui dit que deux électrons ne peuvent pas être décrits par le même quadruplet de nombre quantique. Ça, ça permet de garantir qu'on remplit bien les électrons de la bonne manière. Alors, pour l'aluminium, si je remplis en suivant la règle de Tchaïkovski, ça me fait du 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1. Le titane, c'est 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 4d2. Et pour PR, je me suis basée sur la configuration électronique de l'argon. L'argon, c'est celui qui se finit en 3p6. Vous voyez qu'on pouvait raccourcir le titane également. Du coup, si je me base sur l'argon, je complète en faisant 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f3. J'aurais pu prendre un gaz rare de plus parce que vous voyez qu'il y a celui qui se finit en 5p6 notamment. En réalité, je ne sais plus quel c'est. En général, vous vous souvenez d'hélium, néon, argon. Les autres, vous ne savez plus trop. Ensuite, on nous demande la répartition des électrons dans les sous-couches non saturées. Alors, qu'est-ce que c'est les sous-couches non saturées ? C'est les dernières. Vous voyez, ça va être la 3p1, la 4d2 et la 4f3 respectivement. Pour ça, il faut la troisième règle qui vous permet d'établir les configurations électroniques. Celle-là, c'est la règle de Hund qui nous dit que les électrons occupent un maximum d'orbitales atomiques avant de s'apparier si jamais les orbitales sont dégénérées. Alors, qu'est-ce que ça veut dire ce charabia ? Les orbitales, elles sont dégénérées si elles sont au même niveau d'énergie. Donc, ça veut dire que toutes les orbitales liées à la 6s, par exemple, elles vont être au même niveau. Enfin, il n'y en a qu'une seule, du coup. Elles vont être à un niveau d'énergie. Si je prends la 4f, dans la 4f, on divise par deux parce qu'une orbitale contient deux atomes. Dans la 4f, il y a sept orbitales. Elles sont toutes au même niveau d'énergie. Et donc, c'est deux orbitales qui sont dégénérées. Alors, allons-y ici. Pour l'aluminium, les 3p, j'ai trois orbitales parce que p peut contenir au maximum six électrons. Je n'ai qu'un seul électron pour l'aluminium. Donc, je vais le mettre ainsi. Peu importe que je mette la flèche vers l'haut ou vers le bas. Ce qu'il faut, c'est que je n'ai jamais deux flèches vers l'haut dans une orbitale ou deux flèches vers le bas. Mais sinon, le reste, peu importe. Alors, pour la 3d, les sous-coulées, elles ont cinq orbitales atomiques puisqu'elles peuvent contenir au maximum dix électrons. Et donc, la 3d, ici, en a deux. C'est des orbitales qui sont dégénérées. Donc, je vais mettre un électron dans chaque orbitale. Pour la 4f, même principe. Elle a au total sept orbitales atomiques. J'ai trois électrons. Donc, je commence par les mettre chacun dans une orbitale différente. Et une fois que j'ai rempli les sept, après le huitième, je vais être obligé de l'apparier. Et dans ce cas-là, je mets bien la flèche dans le sens contraire. Puisque sinon, le principe de Pauli n'est pas respecté. Ça veut dire que je vais avoir deux électrons qui sont décrits par les mêmes nombres quantiques. Et ça, ce n'est pas possible. Voilà pour ça. J'espère que ça vous aura été utile. C'est super pratique. Toutes ces questions-là, on peut vous les poser en DS sans souci. N'hésitez pas à poser vos questions en commentaire. On se retrouve bientôt pour de nouvelles vidéos.

Encore des configurations électroniques

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