Question sur les couches quantiques /électroniques et les orbitales

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Hb95
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Question sur les couches quantiques /électroniques et les orbitales

Message par Hb95 »

Bonjour ,j'ai du mal à comprendre ce qu'est une couche quantique , une couche électronique et une orbitale . Quelle est la différence entre eux ?
Merci pour la réponse .
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ÇaRame
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Re: Question sur les couches quantiques /électroniques et les orbitales

Message par ÇaRame »

Salut!

Expliquons les choses dans l'ordre. Tu sais qu'un atome est constitué d'un noyau autour duquel gravitent des électrons. Dans la représentation dite modèle de Bohr (ci-dessous), , on représente les électrons comme situés sur des orbitales (un peu comme les planètes qui gravitent autour du Soleil).
Annotation 2020-08-30 131016.jpg
Pour qualifier chacun de ses électrons, on va leur attribuer des nombres quantiques. Ils sont au nombre de 4:
1) le nombre n est le nombre quantique principal qui indique la couche de l'électron donc à n=1 (couche K) l'électron est plus proche du noyau qu'à n=3 (couche M)
2) le nombre l est le nombre quantique secondaire et c'est ce qui indique la sous-couche (comme tu l'as vu les sous couches sont s, p, d, f, etc...) et il indique aussi la forme des orbitales.
3) le nombre m est le nombre quantique magnétique et il indique l'orientation possible de l'orbitale ( n'oublie pas qu'on se situe dans l'espace donc en 3 dimensions)
4) le nombre quantique de spin s indique la rotation de l'électron sur lui-même.

Donc le terme d'orbitale signifie en fait la position de l'électron dans l'espace autour du noyau, ces orbitales sont situés à des niveaux différents : des couches électroniques ou quantiques ( qui sont en fait des niveaux d'énergie différents).

J'espère que c'est plus clair, si besoin n'hésites pas à poser tes questions!
Bon courage
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Hb95
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Re: Question sur les couches quantiques /électroniques et les orbitales

Message par Hb95 »

Merci donc si j'ai bien compris en gros les nombres quantiques vont caractériser un électron : dans quelle couche électronique il est , sur quelle orbitale , sur quelle sous couche et sa rotation sur lui même ? Du coup les orbitales elles constituent les couches électroniques ?
Modifié en dernier par Hb95 le 30 août 2020, 13:39, modifié 1 fois.
Hb95
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Re: Question sur les couches quantiques /électroniques et les orbitales

Message par Hb95 »

J'ai une autre petite question aussi 1 spin = 1 électron ou 2 spins = 1 électron ?
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ÇaRame
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Re: Question sur les couches quantiques /électroniques et les orbitales

Message par ÇaRame »

Réponse au premier message : oui, les nombres quantiques vont caractériser un électron. D'après la règle d'exclusion de Pauli, deux électrons d'un atome ne peuvent avoir leurs 4 nombres quantiques identiques. Donc tu peux avoir un électron dont les nombres quantiques sont n=1, l=0, m=0 et s=+1/2 et le deuxième électron aura n=1, l=0, m=0 mais son spin sera de -1/2. Donc les nombres quantiques sont spécifiques de chaque électron.
A chaque couche électronique on trouve des orbitales, tu as bien compris.

Réponse au deuxième message: le spin caractérise 1 électron. On parle d'un spin positif pour une rotation de +1/2 et de spin négatif pour une rotation de -1/2. Voit l'électron comme une petite bille qui peut avoir la tête en haut ou la tête en bas.
Voici ci-dessous un exemple : on a la couche quantique 1s², cela signifie que le premier électron est situé sur la couche n=1, la sous-couche s qui correspond à l=0, le nombre m est de 0 (vu que -l<m<+l) et comme la flèche est dirigée vers le haut dans la case quantique, l'électron a un spin positif (de +1/2). Dans cette sous-couche s on peut avoir 2 électrons, donc le deuxième électron sera identique SAUF pour son spin qui sera négatif (d'où la flèche vers le bas).
Annotation 2020-08-30 134554.jpg
On ne parle pas de 1 spin en particulier. On parle de spin positif ou spin négatif.
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Re: Question sur les couches quantiques /électroniques et les orbitales

Message par Hb95 »

D'accord merci , ça va mieux mais juste comment t'as fait pour trouver que n=1 grâce à 1s^2 s'il te plaît ? Désolé de t'embêter
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Lounes.dah
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Re: Question sur les couches quantiques /électroniques et les orbitales

Message par Lounes.dah »

Salut, déjà tu nous embêtes pas du tout c’est un plaisir de vous répondre à vous tous vous n’imaginez pas ! ;)
Pour ta question, 1s2 nous donne directement l’information de la couche principale n=1 grâce au 1 du « 1s2 » tout simplement. Autrement, sur la couche n=1, il n’y a qu’une sous couche électronique car 0<l<n-1 du coup dans cet exemple l = 0 forcément ce qui correspond a la sous couche 1s :)
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ÇaRame
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Re: Question sur les couches quantiques /électroniques et les orbitales

Message par ÇaRame »

Pas de soucis, le forum est fait pour ça!
Tu as vu au SPR la configuration électronique. On vous a expliqué les différentes valeurs que peuvent prendre les nombres quantiques.
Le premier, n, peut prendre des valeurs comprises entre 1 et 7 (n=1, n=2, n=3, etc...).
Le deuxième, l, peut prendre des valeurs comprises entre 0 et n-1. Donc pour n=1, l=0. Pour n=2, l=0 ou 1. Pour n=3, l=0 ou 1 ou 2. Et ainsi de suite.
Le troisième, m, peut prendre des valeurs comprises entre -l et +l. Donc pour l=0, m=0. Pour l=1, m=-1 ou 0 ou 1. Pour l=2, m=-2, -1, 0, 1 ou 2. Et ainsi de suite.

Ces sous-couches ont des noms, l'orbitale l=0 est la sous couche s, celle de l=1 est p, celle de l=2 est d et celle de l=3 est f. Pour chaque valeur de l, on a plusieurs valeurs de m possibles. Ainsi pour l=0, comme m=0, la sous-couche s est représentée par UNE case quantique. Chaque case quantique peut contenir 2 électrons maximum. Donc quand on dit 1s² ou 2s², etc..., ça signifie qu'on est au niveau de la couche n=1 ou n=2, au niveau de la sous-couche s (et tu sais que la sous couche c'est l=0 et donc m=0 et le ² signifie que tu as mis 2 électrons dedans).
Pour l=1, la sous-couche est p et comme m peut prendre 3 valeurs, la sous-couche p est représentée par TROIS cases quantiques (dans lesquelles on peut mettre maximum 6 électrons) et c'est pour ça qu'on parle de la couche 2p6. Et c'est pareil pour la sous-couche d (5 cases quantiques car 5 valeurs de m possibles) et la sous-couche f (avec 7 cases quantiques).

Pour ces sous-couches, tu peux avoir plusieurs nombres quantiques. Par exemple dans la 2p6, l'électron que j'ai entouré ci-dessous a pour valeurs n=2, l=1 (vu que c'est la sous-couche p), m=-1 (vu que c'est la première des trois cases quantiques) et comme c'est une flèche vers le bas, c'est un spin négatif. Ainsi le quadruplet de nombres quantiques de cet électron est : (2, 1, -1, -1/2) --> (n, l, m, s)
Annotation 2020-08-30 155446.jpg
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Re: Question sur les couches quantiques /électroniques et les orbitales

Message par Hb95 »

Ah d'accord merci beaucoup pour vos réponses tout est plus clair .
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