CONFIGURATION DU NOYAU ÉLECTRONIQUE: CONSTRUCTION, EXEMPLES - CHIMIE - 2025

La configuration électronique compacte ou noyau est celle dont les notations quantiques pour le nombre d'électrons et leurs sous-niveaux d'énergie sont abrégées par les symboles de gaz rares entre parenthèses. Il est très utile lors de l'écriture de configurations électroniques pour un certain élément, car il est simple et rapide.

Le mot «noyau» fait généralement référence aux coquilles électroniques internes d'un atome; c'est-à-dire ceux dans lesquels leurs électrons ne sont pas de valence et ne participent donc pas à la liaison chimique, bien qu'ils définissent les propriétés de l'élément. Métaphoriquement parlant, le noyau serait l'intérieur de l'oignon, avec ses couches composées d'une série d'orbitales augmentant en énergie.

Configurations électroniques abrégées par les symboles de gaz rares. Source: Gabriel Bolívar.

L'image ci-dessus montre les symboles chimiques de quatre des gaz rares entre parenthèses et dans différentes couleurs: (vert), (rouge), (violet) et (bleu).

Chacun de ses cadres en pointillés contient des cases qui représentent les orbitales. Plus ils sont gros, plus le nombre d'électrons qu'ils contiennent est grand; ce qui à son tour signifiera que les configurations électroniques de plusieurs éléments peuvent être simplifiées avec ces symboles. Cela économise du temps et de l'énergie en écrivant toutes les notations.

Ordre de construction

Avant d'utiliser les configurations d'électrons du noyau, c'est une bonne idée de revoir le bon ordre pour construire ou écrire de telles configurations. Ceci est régi selon la règle des diagonales ou diagramme de Moeller (appelé dans certaines parties la méthode de la pluie). Ayant ce diagramme à portée de main, les notations quantiques sont les suivantes:

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d 6p 7s 5f 6d 7p

Cette chaîne de notations quantiques semble épuisante; et il le serait encore plus s'il devait être écrit à chaque fois que la configuration électronique de tout élément trouvé à partir de la période 5 allait être représentée. Notez également que la corde est vide d'électrons; il n'y a pas de nombres dans les angles droits supérieurs (1s ² 2s ² 2p ⁶ …).

Il faut se rappeler que les orbitales s peuvent "loger" deux électrons (ns ²). Les orbitales p sont trois au total (regardez les trois cases ci-dessus), elles peuvent donc accueillir six électrons (np ⁶). Et enfin, les orbitales d sont cinq, et les f sont sept, ayant un total de dix (nd ¹⁰) et quatorze (nf ¹⁴) électrons, respectivement.

Abréviation de la configuration électronique

Cela dit, nous procédons à remplir la rangée précédente de notations quantiques avec des électrons:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

Combien y a-t-il d'électrons en tout? 118. Et à quel élément correspond un si grand nombre d'électrons dans son atome? À l'oganeson des gaz rares, Og.

Supposons qu'il y ait un élément avec un nombre quantique Z égal à 119. Alors, sa configuration électronique de valence serait 8s ¹; mais quelle serait sa configuration électronique complète?

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶ 8s ¹

Et quelle serait votre configuration de noyau électronique, la configuration compacte? Est:

8s ¹

Notez la simplification ou l'abréviation évidente. Dans le symbole, les 118 électrons écrits ci-dessus sont comptés, donc cet élément incertain a 119 électrons, dont un seul est de valence (il serait situé sous le francium dans le tableau périodique).

Exemples

général

Supposons maintenant que vous souhaitiez faire progressivement l'abréviation:

2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

Notez que 1s ^{2 a} été remplacé par. Le prochain gaz rare est le néon, qui a 10 électrons. Sachant cela, l'abréviation continue:

3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

Puis l'argon suit, avec 18 électrons:

4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

Comme le prochain gaz rare est le krypton, l'abréviation est avancée de 36 électrons supplémentaires:

5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

Le xénon a 54 électrons, et donc nous déplaçons l'abréviation sur l'orbitale 5p:

6s ² 4f ¹⁴ 5d ¹⁰ 6p ⁶ 7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

A présent, vous aurez remarqué que la configuration électronique est toujours abrégée en orbitale np; c'est-à-dire que les gaz rares ont ces orbitales remplies d'électrons. Et enfin le radon suit, avec 86 électrons, nous abrégons donc à l'orbitale 6p:

7s ² 5f ¹⁴ 6d ¹⁰ 7p ⁶

Oxygène

L'oxygène possède huit électrons, sa configuration électronique complète étant:

1s ² 2s ² 2p ⁴

La seule abréviation que nous pouvons utiliser est pour 1s ². Ainsi, votre configuration de noyau électronique devient:

2s ² 2p ⁴

Potassium

Le potassium possède dix-neuf électrons, sa configuration électronique complète étant:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ¹

Notez que nous pouvons utiliser le symbole pour abréger cette configuration; ainsi que et. Ce dernier est celui utilisé car l'argon est le gaz rare qui se rapproche le plus du potassium. La configuration de l'électronique de votre noyau ressemble donc à:

4s ¹

Indien

L'indium possède quarante-neuf électrons, sa configuration électronique complète étant:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ¹

Puisque le krypton est le gaz rare le plus proche précédant l'indium, le symbole est utilisé pour l'abréviation, et nous avons sa configuration électronique de noyau:

5s ² 4d ¹⁰ 5p ¹

Bien que les orbitales 4d n'appartiennent pas formellement au noyau d'indium, leurs électrons ne sont pas impliqués (du moins dans des conditions normales) dans sa liaison métallique, mais plutôt ceux des orbitales 5s et 5p.

Tungstène

Le tungstène (ou wolfram) a 74 électrons et sa configuration électronique complète est:

1s ² 2s ² 2p ⁶ 3s ² 3p ⁶ 4s ² 3d ¹⁰ 4p ⁶ 5s ² 4d ¹⁰ 5p ⁶ 6s ² 4f ¹⁴ 5d ⁴

Encore une fois, nous recherchons le gaz rare le plus proche qui le précède. Dans votre cas, cela correspond au xénon, qui a des orbitales 5p complètes. Nous substituons donc la chaîne de notations quantiques au symbole, et nous aurons enfin sa configuration électronique de noyau:

6s ² 4f ¹⁴ 5d ⁴

Références

1. Shiver et Atkins. (2008). Chimie inorganique. (Quatrième édition). Mc Graw Hill.
2. Whitten, Davis, Peck et Stanley. (2008). Chimie (8e éd.). Apprentissage CENGAGE.
3. Pat Thayer. (2016). Diagrammes de configuration électronique. Récupéré de: chemistryapp.org
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (05 décembre 2018). Définition du noyau de gaz noble. Récupéré de: thinkingco.com/
5. Wikipédia. (2019). Configuration électronique. Récupéré de: es.wikipedia.org