Objectifs d’apprentissage
- Définir les quatre nombres quantiques.
- Déterminer les nombres quantiques pour des électrons spécifiques lorsqu’on leur donne des données appropriées.
Pouvez-vous deviner combien de personnes se trouvent dans ce stade ?
Si vous assistez à un match de football universitaire ou professionnel, vous avez besoin d’un billet pour entrer. Il est très probable que votre billet puisse préciser un numéro de porte, un numéro de section, une rangée et un numéro de siège. Aucun autre billet ne peut comporter les mêmes quatre parties. Il peut avoir le même numéro de porte, de section et de siège, mais il doit être placé dans une rangée différente. Chaque siège est unique et ne permet qu’à un seul occupant de le remplir.
Nous utilisons une série de nombres spécifiques, appelés nombres quantiques, pour décrire l’emplacement d’un électron dans un atome associé. Les nombres quantiques spécifient les propriétés des orbitales atomiques et des électrons dans ces orbitales. Un électron dans un atome ou un ion possède quatre nombres quantiques pour décrire son état. Considérez-les comme des variables importantes dans une équation qui décrit la position tridimensionnelle des électrons dans un atome donné.
Nombre quantique principal (n)
Le nombre quantique principal , signifié par (n), est le principal niveau d’énergie occupé par l’électron. Les niveaux d’énergie sont des distances fixes par rapport au noyau d’un atome donné. Ils sont décrits par incréments de nombres entiers (par exemple, 1, 2, 3, 4, 5, 6, …). À l’emplacement n = 1, un électron serait le plus proche du noyau, tandis qu’à n = 2, l’électron serait plus loin, et à n = 3, encore plus loin. Comme nous le verrons, le nombre quantique principal correspond au numéro de rangée d’un atome sur le tableau périodique.
Nombre quantique du moment angulaire (l)
Le nombre quantique du moment angulaire, signifié par (l), décrit la forme générale ou la région qu’occupe un électron – sa forme orbitale. La valeur de l dépend de la valeur du nombre quantique principal n. Le nombre quantique du moment angulaire peut avoir des valeurs positives de zéro à (n – 1). Si n = 2, l peut être soit 0 soit 1.
Nombre quantique magnétique (m1)
Le nombre quantique magnétique, signifié par (m1), décrit l’orientation des orbitales dans l’espace. Les électrons peuvent être situés dans l’un des trois plans de l’espace tridimensionnel autour d’un noyau donné (x, y et z). Pour une valeur donnée du nombre quantique de moment angulaire l, il peut y avoir (2l + 1) valeurs pour m1. A titre d’exemple :
n = 2
l = 0 ou 1
pour l = 0, m1 = 0
pour l = 1, m1 = -1, 0, +1
| Niveaux et sous-niveaux d’énergie principaux | |||
|---|---|---|---|
| Niveau d’énergie principal | Nombre de sous-niveaux de sous-niveaux possibles | Nombres quantiques de moment angulaire possibles | Désignation orbitale par niveau d’énergie principal et sous-niveau |
| n = 1 | 1 | l = 0 | 1s |
| n = 2 | 2 | l = 0 l = 1 |
2s 2p |
n = 3 | 3 | l = 0 l = 1 l = 2 |
3s 3p 3d |
| n = 4 | 4 | l = 0 l = 1 l = 2 l = 3 |
4s 4p 4d 4f |
Le tableau ci-dessus montre les valeurs possibles du nombre quantique magnétique (m1) pour les nombres quantiques de moment angulaire correspondants (l) de l = 0, l = 1, l = 2, et l = 3.
Nombre quantique de spin (ms)
Sommaire
- Les nombres quantiques spécifient les arrangements des électrons dans les orbitales.
- Il existe quatre nombres quantiques qui fournissent des informations sur divers aspects du comportement des électrons.
Pratique
Regardez la vidéo, faites une pause à chaque question et essayez de calculer le nombre quantique avant de voir la réponse écrite. N’essayez pas de répondre aux questions sur les orbites, seulement à celles sur le nombre quantique.
Revue
- Que font les nombres quantiques ?
- Qu’est-ce que le nombre quantique principal ?
- Que représente le nombre quantique de spin ?
Glossaire
- Nombre quantique de moment angulaire (l) : Décrit la région générale occupée par l’électron.
- Nombre quantique magnétique (m) : Décrit l’orientation orbitale de l’électron dans l’espace.
- Nombre quantique principal (n) : Précise le niveau d’énergie principal occupé par l’électron.
- Nombre quantique : Décrivent l’emplacement d’un électron dans un atome.
- Nombre quantique de spin (ms) : Décrit le spin pour un électron donné.
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