Comment déterminer le nombre délectrons dans une coquille [duplicate]

Jessaierai de garder les choses simples. Les détails réels de cette situation ont à voir avec la physique quantique.

Chaque shell a plusieurs " subshells ". Chaque " subshell " contient à son tour un certain nombre de " orbitales ". Chaque orbitale peut contenir deux électrons. Règles empiriques (encore une fois, je nexplique pas pourquoi parce que cest probablement une façon hors de votre compréhension)

1. Le shell $ \ mathrm {n ^ {th}} $ a n sous-shell, étiquetés de $ 0 $ à $ \ mathrm n-1 $ . Par exemple, le $ 2 $ nd shell a deux sous-shell, $ 0 $ et $ 1 $ . Pour référence, nous appelons souvent ces sous-shell par des lettres, $ 0 $ est $ \ mathrm s $ , $ 1 $ est p, $ 2 $ est d et 3 $ $ est f. Le tableau périodique peut être divisé en quatre blocs selon lequel de ces sous-couches se trouve lélectron (valence) le plus faiblement lié de latome. (Bloc s, bloc p, etc.)

2. Le sous-shell $ \ mathrm {k ^ {th}} $ peut contenir $ 2 \ mathrm k + 1 $ " orbitales ". Une orbitale peut contenir jusquà deux électrons. Ainsi, le $ 0 $ sous-couche (s) peut contenir une orbitale $ 1 $ , et donc deux électrons. Le $ 1 $ st sous-shell (p) peut contenir des orbitales $ 3 $ , ou 6 $ électrons. Cest pourquoi nous avons la règle $ 2 \ mathrm n ^ 2 $ . Il y a autant dorbitales dans le shell $ \ mathrm n $ que la somme des n premiers nombres impairs de mathrm: $ \ mathrm n ^ 2 $ , et deux électrons dans chacun ( $ 2 \ mathrm n ^ 2 $ ).

3. Une idée importante en chimie physique est le principe Aufbau. Les orbitales sont remplies selon lordre croissant de leurs énergies (orbitales « ). Quelles sont les énergies » orbitales « ? Cest assez simple pour les premiers sous-shell:

$ 1 \ mathrm s, 2 \ mathrm s, 2 \ mathrm p , 3 \ mathrm s, 3 \ mathrm p $ (ordre)

Dans un atome dhydrogène, ces orbitales sont simples: toutes les sous-couches dune même coque ont des énergies identiques ( $ 1 \ mathrm s, 2 \ mathrm s = 2 \ mathrm p, 3 \ mathrm s = 3 \ mathrm p = 3 \ mathrm d, $ etc). Dans dautres atomes, cependant, tout semmêle. Voici lordre, quelque chose que vous devrez mémoriser:

$ 1 \ mathrm s, 2 \ mathrm s, 2 \ mathrm p, 3 \ mathrm s, 3 \ mathrm p, 4 \ mathrm s, 3 \ mathrm d, 4 \ mathrm p, 5 \ mathrm s, 4 \ mathrm d, 5 \ mathrm p, 6 \ mathrm s, 4 \ mathrm f, 5 \ mathrm d, 6 \ mathrm p, 7 \ mathrm s, […] $ (cela fera laffaire pour la plupart des éléments, mais il y a quelques exceptions, que vous devrez également mémoriser)

Donc, les électrons ne remplissent pas réellement tout le $ 2 \ mathrm n ^ 2 $ dans un shell avant daller au ne xt. Par exemple, en fer, nous avons la configuration $ 1 \ mathrm s ^ 2 2 \ mathrm s ^ 2 2 \ mathrm p ^ 6 3 \ mathrm s ^ 2 3 \ mathrm p ^ 6 4 \ mathrm s ^ 2 3 \ mathrm d ^ 6 $ .Notez que le shell $ 1 $ a des électrons $ 2 $ ; le shell $ 2 ^ {\ mathrm {nd}} $ , 8 $ (2 \ mathrm s + 2 \ mathrm p $ ); le shell $ 3 ^ {\ mathrm {rd}} $ , 14 $ (3 \ mathrm s + 3 \ mathrm p + 3 \ mathrm d) $ ; le shell $ 4 ^ {\ mathrm {th}} $ , $ 2 $ . Votre manuel pourrait appeler cette configuration (2, 8, 14, 2) $.

Le césium a 55 électrons, ils se remplissent comme ceci: $ 1 \ mathrm s ^ 2 2 \ mathrm s ^ 2 2 \ mathrm p ^ 6 3 \ mathrm s ^ 2 3 \ mathrm p ^ 6 4 \ mathrm s ^ 2 3 \ mathrm d ^ {10} 4 \ mathrm p ^ 6 5 \ mathrm s ^ 2 4 \ mathrm d ^ {10} 5 \ mathrm p ^ 6 6 \ mathrm s ^ 1 $ .

Pourquoi ne pas ajouter le nombre délectrons dans chaque coquille et voir si cela correspond à ce que dit votre manuel.

PS La règle de loctet ne dit pas réellement le plus élevé shell devrait avoir huit électrons. Il dit que latome atteint la stabilité en acquérant la configuration électronique du gaz rare le plus proche. Les gaz nobles ont la configuration générale $ \ mathrm s ^ 2 \ mathrm p ^ 6 $ ( $ 8 $ électrons ?), mais comme démontré ci-dessus, ces électrons $ 8 $ peuvent ne pas être dans la couche la plus élevée. Par exemple, dans le fer, deux des électrons de valence se trouvent dans la quatrième couche et les six autres dans la troisième.