Quels sont les sous-niveaux d'énergie?

Le sous-niveaux d'énergie dans l'atome, ils sont la forme dans laquelle les électrons sont organisés dans les couches électroniques, leur distribution dans la molécule ou l'atome. Ces sous-niveaux d'énergie sont appelés orbitales.

L'organisation des électrons dans les sous-niveaux est ce qui permet des combinaisons chimiques de différents atomes et définit également leur position dans le tableau périodique des éléments.

Les électrons sont disposés dans les couches électroniques de l'atome d'une certaine manière par une combinaison d'états quantiques. Au moment où l'un de ces états est occupé par un électron, les autres électrons doivent être placés dans un état différent.

Introduction

Chaque élément chimique du tableau périodique est constitué d'atomes, eux-mêmes composés de neutrons, de protons et d'électrons. Les électrons sont des particules chargées négativement qui se trouvent autour du noyau de tout atome, réparties dans les orbitales des électrons.

Les orbitales électroniques sont le volume d'espace où un électron a 95% de chances d'être trouvé. Il existe différents types d’orbites, de formes différentes. Dans chaque orbitale, deux électrons au maximum peuvent être localisés. La première orbitale d'un atome est celle où il y a la plus forte probabilité de trouver des électrons.

Orbitales sont désignés par les lettres s, p, d et f, c.-à-Sharp, Principe, réflex et fondamentaux et combiner lorsque les atomes sont joints pour former une molécule plus grande. Ces combinaisons d'orbitales se trouvent dans chaque couche de l'atome.

Par exemple, la couche 1 d'orbitales atomiques S se trouvent dans la couche 2, il orbitales S et P, dans la couche 3 atomes il orbitales S, P et D, et enfin dans la couche 4 sont tous un atome orbitales S, P, D et F.

Toujours dans les orbitales, nous trouvons différents sous-niveaux, qui à leur tour peuvent stocker plus d'électrons. Les orbitales à différents niveaux d'énergie sont similaires les unes aux autres, mais occupent des zones d'espace différentes.

Les premier et second orbital ont les mêmes caractéristiques orbitales en tant que S orbitales ont des noeuds radiaux, sont plus susceptibles donne volume et peut soutenir deux électrons. Cependant, ils sont situés à différents niveaux d'énergie et occupent ainsi des espaces différents autour du noyau.

Emplacement dans le tableau périodique des éléments

Chacune des configurations électroniques des éléments est unique, ce qui explique leur position dans le tableau périodique des éléments. Cette position est définie par la période de chaque élément et son numéro atomique par le nombre d'électrons que possède l'atome de l'élément.

Ainsi, l'utilisation du tableau périodique pour déterminer la configuration des électrons dans les atomes est la clé. Les éléments sont divisés en groupes selon leurs configurations électroniques comme suit:

Chaque orbitale est représentée dans des blocs spécifiques dans le tableau périodique des éléments. Par exemple, le bloc S orbital est la région des métaux alcalins, le premier groupe de la table et qui sont six Lithium (Li), le rubidium (Rb), du potassium (K), le sodium (Na), les éléments de francium ( Fr) et le césium (Cs) et également l'hydrogène (H), qui n'est pas un métal, mais un gaz.

Ce groupe d'éléments a un électron, qui est généralement facilement perdu pour former un ion chargé positivement. Ce sont les métaux les plus actifs et les plus réactifs.

L'hydrogène, dans ce cas, est un gaz, mais il fait partie du groupe 1 du tableau périodique des éléments car il ne possède qu'un seul électron. L'hydrogène peut former des ions ayant une seule charge positive, mais l'obtention de son électron unique exige beaucoup plus d'énergie pour éliminer des électrons à partir d'autres métaux alcalins. En formant des composés, l'hydrogène génère généralement des liaisons covalentes.

Cependant, sous de très hautes pressions, l'hydrogène devient métallique et se comporte comme le reste des éléments de son groupe. Cela se produit, par exemple, au cœur de la planète Jupiter.

Le groupe 2 correspond aux métaux alcalino-terreux, car leurs oxydes ont des propriétés alcalines. Parmi les éléments de ce groupe, on trouve le magnésium (Mg) et le calcium (Ca). Leurs orbitales appartiennent également au niveau S.

Les métaux de transition, qui correspondent aux groupes de 3 à 12 dans le tableau périodique, ont des orbitales de type D.

Les éléments du groupe 13 à 18 dans le tableau correspondent à P. orbitale et enfin des éléments connus lanthanides et actinides ont le nom orbital F.

Localisation de l'électron dans les orbitales

Les électrons se trouvent dans les orbitales de l'atome comme moyen de diminuer l'énergie. Par conséquent, si vous cherchez à augmenter l'énergie, les électrons rempliront les niveaux orbitaux principaux en s'éloignant du noyau de l'atome.

Nous devons considérer que les électrons ont une propriété intrinsèque appelée spin. C'est un concept quantique qui détermine, entre autres, le spin de l'électron à l'intérieur de l'orbitale. Ce qui est essentiel pour déterminer votre position dans les sous-niveaux d'énergie.

Les règles qui déterminent la position des électrons dans les orbitales de l'atome sont les suivantes:

• Principe d'Aufbau: Les électrons pénètrent d'abord dans les orbitales avec une énergie inférieure. Ce principe est basé sur les diagrammes des niveaux d'énergie de certains atomes.

• Principe d'exclusion de Pauli: Une orbitale atomique peut décrire au moins deux électrons. Cela signifie que seuls deux électrons de spin différent peuvent occuper une orbitale atomique.

Cela implique qu'une orbitale atomique est un état énergétique.

• Règle de Hund: Lorsque les électrons occupent des orbitales de la même énergie, les électrons entreront d'abord dans les orbitales vides. Cela signifie que les électrons préfèrent les spins parallèles dans des orbitales distinctes des sous-niveaux d'énergie.

Les électrons vont remplir toutes les orbitales dans les sous-niveaux avant de rencontrer des spins opposés.

Configurations électroniques spéciales

Il y a aussi des atomes avec des cas particuliers de sous-niveaux d'énergie. Lorsque deux électrons occupent la même orbitale, ils ne doivent pas seulement avoir des spins différents (comme l'indique le principe d'exclusion de Pauli), mais le couplage des électrons augmente légèrement l'énergie.

Dans le cas de sous-niveaux énergétiques, un sous-niveau complet et un demi-complet réduisent l'énergie de l'atome. Cela conduit l'atome à avoir une plus grande stabilité.

Références

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2. Configurations électroniques Intro. Extrait de chem.libretexts.org.
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