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Orbitales atomiques
Bonjour à tous !
Je ne sais pas très bien comment répondre à un exercice concernant les orbitales atomiques. Pourriez vous m'éclairer ?
Voici le sujet :
Soient huit électrons appartenant à un même atome et définis par les jeux de nombres quantiques ci-dessous. Donnez en face de chaque jeu de nombres quantiques le nom symbolique (n X ml) de l'orbitale atomique décrivant l'électron (X étant le nom de l'orbitale atomique)
n l ml ms
3 1 0 1/2
2 1 1 -1/2
4 0 0 -1/2
3 2 0 1/2
2 1 0 1/2
3 0 0 1/2
4 3 -2 -1/2
3 1 1 1/2
1) A quel ensemble d'atomes cet atome appartient-il ?
2) parmi les orbitales listées ci-dessus, quelles sont celles qui sont dégénérées ?
3) Dans quel ordre ces orbitales vont-elles se remplir ?
Voici ce que j'ai fait :
1)
n l ml ms
3 1 0 1/2 -> 3p3
2 1 1 -1/2 -> 2p6
4 0 0 -1/2 -> 4s2
3 2 0 1/2 -> 3d3
2 1 0 1/2 -> 2p2
3 0 0 1/2 -> 3s1
4 3 -2 -1/2 -> 4f9
3 1 1 1/2 -> 3p1
Mais là je ne comprend pas bien la question, il s'agirait d'un seul atome dans son état excité ? Comment peut-on trouver à quel ensemble il appartient ?
2) Je sais que des orbitales dégénérées sont des orbitales qui ont la même énergie donc en dessinant un diagramme énergétique je trouve que 3s1 et 3p1 sont dégénérées ainsi que 3p3 et 3d3. Est-ce bien cela ?
3) Elles vont se remplir suivant la règle de Klechkovski donc je dirais, dans l'ordre :
2p2, 2p6, 3s1, 3p1, 3p3, 4s2, 3d3, 4f9
Mais j'avoue ne pas avoir très bien compris la question dans le contexte de l'exercice.
Merci d'avance pour votre aide.
Bonsoir
Je trouves moi aussi cet exercice un peu déroutant. Il n'est pas précisé si l'atome est dans son état stable ; je vais supposer que oui. Il s'agit de 8 électrons choisis parmi tous les électrons de la structure.
Ces 8 électrons occupent les orbitales atomiques suivantes (en exposant le nombre d'électrons) :
2p2 3s1 3p2 4s1 3d1 4f1
L'énergie d'un électron, en absence de champ magnétique extérieur ne dépend pas du nombre quantique magnétique et pas non plus du spin.
Si la structure électronique est stable, tous les niveaux d'énergies inférieur à 4f sont complet.
La structure électronique de cet atome peut être :
[Xe] 6s2 4f1
soit le lanthane ou toute autre structure possédant davantage d'électrons...
Pas très précis comme énoncé...
Bonsoir. Merci pour votre réponse aussi rapide.
Je comprends votre démarche pour déterminer l'atome correspondant. Mais j'ai du mal à voir comment vous avez trouvé les orbitales atomiques correspondantes à chaque atome (qui sont différentes de celles que j'ai trouvées). Pourriez-vous m'expliquer ?
J'ai juste regroupé les électron par type d'orbitale atomique sans tenir compte du spin et du nombre quantique magnétique puis j'ai "bouché les trous" en utilisant la règle de Klechkovski.
Qu'est ce qui te gènes exactement ? As-tu bien compris la notion de dégénérescence ?
Ah oui d'accord je vois !
Justement je crois ne pas avoir bien compris cette notion. Il me semble que des orbitales sont dégénérées si elles ont le même niveau énergétique. Est-ce bien cela ?
Oui. Les 3 orbitales n.p sont dégénérées. Elles sont de même énergie car l'énergie ne dépend pas de m. Même chose pour les 5 orbitales nd et les 7 orbitales nf.
D'accord ! Et du coup pour la dernière question, elles se remplissent tout simplement suivant la règle de Klechkovski si j'ai bien compris.
Mais alors je me pose une question : dans ce cas, à quoi nous servent "ml" et "ms" pour résoudre cet exercice ?
Peut-être juste pour la notion de dégénérescence puis le principe d'exclusion de Pauli qui fait intervenir le spin...
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