Bonjour à tous.

Je suis en 1°S et j'ai récemment découvert le principe des sous-couches dans un atome. J'ai compris le principe des nombres quantiques : on met le numéro de la couche, puis la lettre correspondant à la sous-couche et en exposant le nombre d'électrons dans la sous-couche. Ce qui donne des choses du genre <math>\(1s^2\)</math> (atome d'hélium si je ne m'abuse).
Ma question est : comment se remplissent ces sous-couches ? Et comment détermine-t-on la forme des orbitales (voir ce schéma) ? Car mes recherches sur le net et les réponses de mon prof de physique ne m'ont pas beaucoup aidé.

En vous remerciant de vos réponses.

jAlon

Bonjour : à l'aide de la règle de Klechkowski entre autres... Mais y'a d'autres trucs pour aller plus loin comme la règle de Hund.

EDIT : pour la forme des orbitales, patience (BAC+3) il faut faire de la mécanique quantique. C'est pas simple ça. Mais si tu veux voir à quoi cela ressemble, il y a toujours ce lien

J'ai lu l'article sur la règle de Klechkowski . Mais apparemment il y a des exceptions. A quoi sont-elle dues (l'article de Wiki est vraiment pas clair sur ce point) ?

Les exceptions sont dues au fait que les remplissages sont tels que l'énergie de l'atome soit la plus basse possible.

La règle ne tient pas compte de cela. Elle n'est qu'une approximation.

(j'ai édité le message au-dessus avec un lien supplémentaire)

À ton niveau, je pense qu'il vaut mieux se contenter de "admettez-le"... la mécanique quantique est trop complexe au niveau lycée - sauf si on a 3-4 ans d'avance sur le programme de maths.

Qu'appelles-tu énergie de l'atome ?

Ben... Je tâcherai de repasser plus tard là j'ai des choses à faire. Je tâcherai d'expliquer simplement tout cela.

D'autres précisions ou informations ?

Bien. Je vais tâcher d'expliquer simplement ce qu'est l'énergie de l'atome.

Un atome, ça "ressemble" à un système planétaire, dans lequel le noyau est comparé au soleil, et les électrons gravitant autour sont comparés à des planètes.

Prenons un atome simple : l'hélium. Il est formé d'un noyau (lui-même constitué de particules plus petites, les nucléons : 2 types de nucléons, les neutrons qui sont neutres, et les protons qui sont positifs d'un point de vue de la charge électrique).

Il est aussi formé de 2 électrons (charge électrique négative).

Soit donc l'hélium, formé de deux électrons (et du noyau). Les électrons sont "attachés" au noyau par la force électrique : deux charges opposées s'attirent. Si on veut "expulser" un électron de l'atome, il faudra "vaincre" la force électrique, avec une certaine quantité d'énergie. Cette énergie s'appelle l'énergie d'ionisation (sans rentrer dans les détails).

Pour arracher le 2ème électron, il faudra apporter une autre quantité d'énergie, disons l'énergie de 2nde ionisation.

La somme des énergies d'ionisation donne l'énergie totale qu'il faut apporter pour arracher tous les électrons à l'atome. Cette énergie totale est interprétée comme "l'énergie de l'atome"

EDIT : on peut (en principe) calculer ces énergies d'ionisations. L'équation qui permet de faire cela est l'équation de Schrödinger, mais elle est complexe à résoudre. Elle est "accessible" à un niveau bac+2 bac+3 - ne serait-ce que pour "comprendre" sa signification. Les ordinateurs permettent de résoudre cette équation plus précisément qu'à la main (seul l'énergie d'ionisation de l'hydrogène peut être entièrement calculé formellement à la main).

Pour le calcul des énergies d'ionisation de n'importe quel atome, on a recours à des règles plus ou moins empiriques, comme la règle de Slater par exemple - qui donne somme toute de bons résultats théoriques en accord avec l'expérience, malgré la simplicité de l'énonciation de la règle.