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Atomes et classification périodique

Dans cette vidéo, Layla de Studio parle de la configuration électronique de l'atome d'uranium et de ses implications en termes de règles de remplissage et de degré d'oxydation. Elle explique que la configuration électronique de l'uranium présente une violation de la règle de Tchaïkovski car la couche 6D est remplie avant la couche 5F. Elle introduit ensuite la notion de degré d'oxydation qui indique formellement combien d'électrons un élément a perdu. Pour l'uranium, elle présente la configuration électronique des couches 6P6, 7S2, 5F3 et 6D1 comme étant les électrons de valence. Elle souligne que la structure électronique finale de l'uranium est celle d'un gaz rare, le radon, avec une configuration 6P6. Cela explique pourquoi l'uranium a souvent un degré d'oxydation plus 6. La vidéo mentionne également que le soufre et les éléments de transition dans la colonne 6 (chrome, molybdène, tungstène) présentent également un degré d'oxydation plus 6 en raison de leur configuration électronique. Elle explique que la règle de Klikowski est parfois violée pour atteindre une stabilité accrue. Finalement, Layla encourage les questions des spectateurs dans les commentaires de la vidéo. Pour des raisons de référencement, il serait préférable d'ajouter des mots clés pertinents tels que "configuration électronique", "uranium", "règle de Tchaïkovski", "degré d'oxydation", "gaz rare", "radon", "soufre", "éléments de transition", "chrome", "molybdène", "tungstène", "règle de Klikowski", etc.

Salut, c'est Layla pour Studio. Aujourd'hui, on va faire un exercice autour de l'uranium. Le but, c'est de vous poser des questions autour de l'atome d'uranium, qui est plutôt un prétexte pour regarder vos connaissances sur la configuration électronique et tout ce qui s'ensuit. On commence par nous donner la configuration électronique de l'atome d'uranium à l'état fondamental. Attention ici, vous voyez que les couches 6P et 7S ont été répétées. C'est une faute de frappe. En réalité, ils ne sont pas là, évidemment. Il n'y a pas de raison qu'on répète deux fois les couches ici. Donnez la règle de remplissage que ne respecte pas cette configuration. Plusieurs règles de remplissage, on les a déjà vues ensemble. Règle de Klikowski, règle de Hund et le principe de Pauli. La règle de remplissage qu'on utilise le plus souvent, en premier abord, celle à laquelle vous répondez lorsque vous faites une configuration électronique, c'est la règle de Klikowski. Je vous la donne. On remplit les couches par N plus L croissant et en cas d'égalité par N croissant. Pour ce faire, vous refaites bien toujours ce petit graphique avec N en ordonnée. Vous voyez que sur les diagonales que j'ai représentées en rouge, on a le nombre N plus L qui est constant. On remplit dans le sens des petites flèches. Vous faites ça en début de dés à chaque fois sur un coin de table. Ça va vraiment vous faciliter la vie pour tout ce qui est configuration électronique. Sinon, vous ne saurez jamais ça par cœur et vous allez forcément vous tromper. On refait toujours ce tableau avant. On compare à ce qu'on nous a dit pour l'uranium. On voit qu'il y a un problème avec la 5F3 et la 6D1. On passe à la 6D. Vous voyez, la 6D, normalement, on la remplit une fois que la 5F est entièrement remplie. Or, là, ce n'est pas le cas. Vous voyez que la 5F est à 5F3 et on remplit la 6D1. C'est super rare parce qu'en général, dans ces configurations électroniques, vous avez toutes vos gouges qui sont remplies et une seule qui est en cours de remplissage. C'est ce que dit la règle de Tchaïkovski. Ici, on a fait un peu les deux en même temps. Et donc, ça, ce n'est pas respecté. Donc, c'est la règle de Tchaïkovski qu'on ne respecte pas. Ensuite, on nous introduit un principe que vous verrez par la suite lorsque vous traiterez de l'oxydation, de la réduction. Certains d'entre vous ont entendu parler de ça en terminale, mais ce n'est pas rigoureusement au programme. On vous donne la définition du degré d'oxydation. On vous dit que le degré d'oxydation vaut X lorsqu'un élément semble formellement avoir perdu X électrons. Et donc, on dit qu'on trouve fréquemment l'uranium au degré d'oxydation plus 6. Ça veut dire que formellement, on a l'impression qu'il a perdu 6 électrons. Pour ça, toujours des questions de configuration électronique. On a rempli jusqu'à la couche 6P6. Et ensuite, pour mes électrons de valance, j'en ai 6, qui sont la 7S2, la 5F3 et la 6D1. Tout ça, c'est mes électrons de valance. Et du coup, vous vous souvenez que toutes les sous-couches qui finissent en NP6, c'est en fait un gaz rare. Vous pouvez vous arrêter à chaque fois dans la configuration et dire ça c'est un gaz rare, ça c'est un gaz rare. Et en fait, qu'est-ce qu'il fait notre uranium s'il perd tous ses électrons de valance, les 6 qu'on a exhibés ici ? Il a la structure électronique d'un gaz rare. Il est en 6P6. Et comme tous les éléments de la classification, il a super envie d'avoir la configuration électronique d'un gaz rare. Et donc, ce sera le radon, en l'occurrence, qui finit en 6P6. Et donc, dans ces cas-là, si jamais il forme cette fion-là, il aura le nombre d'oxydation plus 6. Donc ça répond à la question ici. Et ici, on nous parle après d'autres éléments qui sont stables à ce degré d'oxydation plus 6. Et on va commencer par le soufre. Alors le soufre, il se situe entre le néon et l'argon. Le néon, il est en 2P6 et l'argon, il est en 3P6. Ça, c'est les gaz rares du début de la classification. En général, vous les connaissez. Si vous ne les connaissez pas, c'est quand même une bonne chose d'apprendre leur configuration électronique. Et donc, le soufre, il est en train de remplir la 3S et la 3P. Donc voilà sa configuration électronique. Avec la règle de Klikowski, c'est la configuration électronique du néon. Et ensuite, il a la 3S2 et la 3P4. Il a donc 6 électrons de valence. Et surtout, si j'enlève ces 6 électrons de valence, il arrive à la structure du néon. Et évidemment, il a super envie de faire ça, de perdre ces 6 électrons-là pour avoir la structure d'un gaz rare. Et c'est pour ça qu'il va souvent former le soufre 6+. Ensuite, à part le soufre, on nous parlait des éléments de transition de la colonne 6, donc le chrome, le molybdène et le tungstène. Ces éléments tous donnent des composés qui sont stables au plus 6. Et on va se baser sur le chrome. Et évidemment, ça se passera pareil pour les autres. Alors, regardons le chrome. Le chrome, il est à Z24. Donc sa configuration électronique, c'est la suivante. J'ai la structure électronique de l'argon. Et ensuite, si je continue à remplir avec la règle de Klikowski, ça me fait du 4S2 3D4. Et on remarque déjà qu'il a ces fameux 6 électrons de valence. Ça s'appelle un élément de transition. Vous avez normalement déjà vu ce terme. C'est-à-dire qu'on est en train de remplir la sous-couche D. À chaque fois qu'on remplit la sous-couche D, on a dit qu'on a un élément de transition. Parfois, on parle de métal de transition. C'est le nom qu'on utilise. Il y a plusieurs exceptions à la règle de Klikowski qui servent aussi pour examiner la stabilité des ions. On est d'autant plus stable qu'on a une sous-couche D remplie entièrement. Ça veut dire qu'on est en D10. Ou si elle est semi-remplie. Ça veut dire qu'on est en D5. Qu'est-ce que ça veut dire ? Ça veut dire que mon chrome, ici, va avoir la structure de l'argon, puis 4S1 3D5. En réalité. Pourquoi ? Parce qu'au lieu de remplir la sous-couche 4S, il va d'abord remplir la 3D à moitié pour être en 3D5. Et ensuite, il va remplir la 4S. Normalement, la règle de Klikowski lui dit qu'il ne faut pas faire ça. Non, tu n'as pas le droit. Mais ça lui confère une certaine stabilité. Il aime bien ça. Ça ne change rien. C'est juste pour la configuration électronique. Ça ne change rien pour notre degré d'oxydation. Quelle que soit sa configuration électronique, il a envie d'avoir la structure de l'argon et de perdre ses 6 électrons de valence. Mais rigoureusement, la structure électronique n'est qu'elle-même. Donc là, il a bien un degré d'oxydation plus 6. Et d'après ce qu'on nous dit, ça va se passer de la même manière pour les autres éléments qui sont proches de lui. J'espère que cette vidéo vous aura été utile. N'hésitez pas à poser toutes vos questions en commentaire.

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