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Configurations électroniques des atomes du bloc d de la quatrième période

Transcription de la vidéo

on a vu dans la vidéo précédente comment déterminer la configuration électronique du potassium et du calcium on va le faire à nouveau dans cette vidéo ce que ça va nous aider à comprendre comment faire pour les éléments qui suivent dans le tableau périodique pour les éléments de ce bloc ici qui correspond au bloc des est ici en occurrence dans cette période au remplissage et orbital 3d donc pour le potassium il est ici dans le tableau périodique avec 19 électrons dans l'atome de potassium neutre pour déterminer sa configuration électronique je remonte à la ligne du dessus pour chercher quel est le gaz noble qui précède il s'agit de l'argon donc je peux déjà écrire à air pour argon entre crochets l'argon à 18 électrons dans sa forme neutre le potassium 19 on a donc un électron de plus à placer pour le potassium et on va le placer dans l'en-but al 4s qui est la première orbitale vide en terme d'énergie donc c'est celle de plus basse énergie disponible puisque pour le potassium l'orbit talent 4s est légèrement inférieure en énergie aux orbitale 3d si on à l'énergie donc la configuration électronique du potassium c ar 4 s11 électrons dans l'hôpital 4s en ce qui concerne le calcium qui est le deuxième élément sur cette ligne de la quatrième couche on a un électron de plus que le potassium et on va le placer également dans l'hôpital 4s qui va être totalement occupé donc la configuration et truc du calcium c'est également argon puisqu'il s'agit du gaz noble qui précède suivie de quatre aces de cette configuration etc tron qui si elle correspond au calcium neutre qu'est ce qui se passe sinon à leucate son ca de plus si on a l'occasion il ya de plus ça signifie qu'on a deux protons de plus que d'électrons donc on a perdu deux électrons par rapport au calcium neutre et les deux électrons qui ont été perdus ben ça correspond aux deux électrons qui occupe cette orbitale 4s donc la configuration électronique ducatillon ca de plus c'est argon et c'est tout le 4 sur 6 ha de plus a donc la même configuration électronique que le gars ce noble art go donc on a vu le potassium le calcium et on arrive maintenant au troisième élément de cette ligne il s'agit du scandium le scandium un numéro atomique de 21 donc 21 électron a placé dans le cadre du scandium neutre un de plus que pour l'occasion est arrivé au scandium et bien c'est là que les bizarreries vont commencer en tout cas qui va se passer des choses assez inattendu et en l'occurrence à partir du scandium et bien on va avoir une inversion entre les niveaux d'énergie des envies talent 3d et 4s c'est à dire que dans le cas du scandium lors bykhal 4s à un niveau d'énergie légèrement supérieur aux orbitale 3d donc comment va-t-on placé ses trois électrons ici pour le scandium et bien si on suit la règle de houn ce qu'on a vu dans la vidéo précédente on serait tenté de mettre les trois électrons avec les spins parallèle dans trois ans vital de même énergie or en réalité ce n'est pas ce qu'on observe ce qu'on observe c'est qu'on n'a pas trois électrons dans les eaux du talent 3d on a un électron dans une orbitale 3d et les deux autres dans leur bitale 4 et donc ça signifie que la configuration électronique pour le scandium c'est si je remonte le gaz nos petits précède celle argon donc on commence par argon et puis ensuite les trois électrons 1-2-3 qu'on aa place et sont répartis dans les orbitale 4s et 3d avec 4 f 2 3 des 1 et on peut aussi trouver dans l'autre sens on peut aussi trouver la configuration et chronique avec une inversion entre ces orbital dont on trouverait à r3 d14 s2 et il n'y a pas d'explications simples pour expliquer cette répartition des électrons ici entre ces orbitale 4s et 3d apparemment la règle 2 août ne suffit pas c'est à dire que le fait de vouloir minimiser l'énergie globale du système ne suffit pas pour expliquer la répartition des électrons dans les différentes sous couche est différente orbital il ya d'autres paramètres qui vont rentrer en jeu que la répulsion électroniques entre les électrons d'autres facteurs on ne va pas rentrer dans les détails ici mais en tout cas on sait qu expert mentalement c'est cette configuration électronique qu'on auxerre d'ailleurs comment sait-on que c'est bien cette configuration est tonique qui est juste qu'on a bien l'énergie de l'hôpital 4s qui est supérieur à céder orbitale 3d d'un ca ont laissé grâce à des expériences l'ionisation du scandium qui permettent de passer du scandium neutre occasion s et plus c'est à dire qu'on va arracher un électron aux comptes y sommes on va faire perdre un électron en scandium et il se trouve que ce camion s et plus eh bien on sait que sa configuration électronique c'est à r3d un 4s 1 ou 4s un 3d on peut trouver les deux donc on sait qu'on a perdu en électrons depuis lors bitale 4s est l'électron qui le plus simple à arracher c'est celui qui correspond à l'hôpital de plus haute énergie et c'est comme ça qu'on en déduit le fait que le nergie de leurs bitale 4s est supérieure à l'énergie des orbitale 3d or ce détail d'explication ici pour le scandium entre le fait que les niveaux d'énergie soit inversée et que les électrons soit répartie comme ceux ci d'un point de vue diagramme énergétique on ne le trouve pas partout pourquoi parce qu'en fait on n'a pas besoin de savoir ça pour déterminer la configuration électronique du scandium en effet si on se contente simplement d'observer le tableau périodique et la place du scandium dans ce tableau périodique et d'appliquer la règle de klesch cops qui vient on peut se dire le scandium et sur la quatrième couche donc je vais d'abord avoir l'argon comme gaz noble qui précède donc je peux déjà dire que j'ai ar ici et puis ensuite on va commencer par remplir leur bitale 4 s4 s5 à 13,2 donc on n'aura qu'à 13 2 et puis ensuite on arrive au bloc d ici et on a un électron dans ce bloc d donc on va remplir une orbitale 3d puisqu'on est sourd la quatrième période la quatrième couche ou qu'il s'agit désormais talent 3d est la règle de cash cost qui nous dit qu'après leur brutale 4s ont rempli les orbitale 3d donc un électron donc 3d donc comme ça on arrive à trouver la bonne configuration électronique pour le scandium par contre le fait de voir les choses comme ça ça ne permet pas de se rendre compte que la réalité est plus complexe et que l'hôpital 4s n'est pas inférieur en énergie à l'hôpital 3d et que donc les électrons qui vont être arrachés en priorités ne sont pas les électrons désorbitage 3d mais de l'hôpital 4 f donc ce n'est pas nécessaire de savoir ceci pour trouver la bonne configuration électronique par contre c'est important d'en être bien conscient pour voir comprendre ensuite la réactivité de différents éléments on va voir un autre exemple avec le titane qui est juste à côté du scandium dans le tableau périodique donc avec 22 électrons un électron plus que le scandium donc pour faire simple si on cherche la configuration électronique du titane et bien on peut se dire le gaz noble qui précède le titane dans le tableau périodique je remonte il s'agit de l'arbre donc je sais que déjà je vais avoir argon entre crochets ensuite on va remplir au niveau du bloc est ce la quatrième période orbitale 4s donc 4s un 4s 2 puis ensuite je vais déjà écrit quatre s2 ici puis ensuite on arrive au bloc d avec le remplissage des orbitale 3d et on a un deux électrons dans ces orbitale 3d donc 3d 2 et on peut également trouver l'écriture avec une inversion entre les orbites al 4s et 3d donc ça c'est juste comme configuration électronique mais la façon de la construire impliquerait que l'orbiteur s se remplissent avant les envies talent d ce qui n'est pas vrai pour ces éléments pour lesquels l'hôpital 4s est supérieur l'énergie aux orbitale 3 mais en tout cas ça nous donne le bon résultat donc c'est bien de savoir déterminer la configuration électronique avec cette méthode ici mais l'être aussi conscient que dans la réalité en terme de niveau d'énergie c'est un petit peu plus complexe on va passer maintenant aux autres éléments de s'être quatrième période donc on a vu la configuration historique du scandium et du titane donc pour le scandium argon 4s de 3d 1 on peut également trouver une inversion ici dans l'écriture entre ces orbitale 4s et 3d avec cette répartition ici des électrons entre l'hôpital 4s et les en métal 3d pour le titane on a vu qu'on avait donc ar argon 4s 2/3 des deux on peut également inversé les deux ici avec cette répartition ici on a deux électrons dans les amygdales 3d et l'orbiteur 4s qui est pleine bien que son niveau d'énergie soit supérieur et puisqu'on a vu également c'est que au niveau de ses deux premières cases ici on a le remplissage de l'ordre talent 4s avec deux électrons dans l'hôpital 4s à partir du calcium on va voir donc les autres éléments de ce bloc d de cette quatrième période donc là après le titane on a le vanadium pour le vanadium on a donc 23 électrons un électron de plus que le titane avec un électron de plus du coup à placer danser orbital et on va le placer dans ici une orbitale 3d en suivant fait la règle de winx au sens où on place les électrons dans le plus d'orbital dégénéré possible avec des spins parallèle après le vanadium on a le chrome et pour le chrome là on a une exception aux règles de remplissage une exception à la règle de klitschko ce qui a priori si on part du manager et qu'on se dit on va rajouter un électron bien s'attendrait à rajouter l'électron en suivant la règle de woods dans une orbitale 3d vide mais ce qui se passe pour le chrome c'est comme si l'électron ici de l'hôpital 4s se déplacer et aller occuper la 5e orbitale 3d qui était vacante qui est évident et on obtient alors cette configuration électronique pour le chrome 4 s 1 3 des 5 donc on a un seul électron dans l'habitacle 4s et les hommes talent 3d qui sont à moitié plein évidemment c'est pas du tout comme ça que ça se passe mais le résultat obtenu c'est bien ça c'est le fait qu'on a un seul électron à l'hôpital 4s et les orbitale 3d qui concernent chacune un électron pourquoi est-ce qu'on a cette particularité pour le crawl vient parfois dans certains livres on peut trouver l'idée que ces cinq orbitale 3d à moitié remplie apporte une certaine stabilité ça c'est vrai apparemment pour le chrome mais pour d'autres éléments ce n'est pas vrai que remplir la moitié des orbitale des apporte une stabilité donc ce n'est vraiment pas la raison pour laquelle on a cette configuration ici en réalité c'est beaucoup plus compliqué et on ne peut pas rentrer dans les détails à ce niveau de cours en tout cas pour s'en souvenir on peut se dire que avoir les cinq orbitale des à moitié remplie apporte une certaine stabilité bien que ce ne soit pas la réalité et ça peut être un moyen mnémotechnique donc le chrome c'est une particularité une exception avec cette orbitale 4s avec un seul électron et puis l'es5 électrons dans l'es5 orbitale 3 on passe ensuite au manganèse le manganèse un électron de plus et bien là pour le manganèse on à l'hôpital 4s qui est pleine et puis 5 électrons dans l'hôpital 3d donc là rien de particulier c'est la configuration laquelle on s'attend à partir de l'observation de la place du manganèse dans le tableau périodique ou en suivant la règle de classe comme ce qui ensuite on à le faire pour le faire de la même manière on va avoir huit télé tron a placé entre l'hôpital 4s et les orbitale 3d et puis on a deux électrons de ram tal 4s et 6 électrons dans les orientales 3d on a donc commencé à apparier les électrons dans une des orbitale on a les deux spin opposé ici on enchaîne ensuite avec le cobalt pour le cobalt un électron de plus on va à nouveau à parier un électroaimant une autre orbite allier et puy pareil pour la suite avec le nickel pour le nickel un électron de plus et puis on va appareiller dans une orbitale 3d supplémentaires ensuite on passe au cuivre pour le cuivre c'est la nouvelle exception aux règles de remplissage exception à la règle de clash gosses qui pour le cuir avec un électron de +29 électrons en tout est bien dans la même manière que pour le chrome on va trouver une orbitale 4s à moitié remplie avec une configuration chronique 4s 1 3 des 10 on peut s'imaginer que normalement à partir du nickel si on doit rajouter un électron s'attendrait à rajouter un électron dans cette orbitale ici par exemple et puis c'est comme si un électron de l'hôpital 4s venez dans une orbitale 3d dans la dernière orbitale 3 et dans laquelle il reste une place pour obtenir au final la sous-couche 3d complètement pleines les cinq ans vital 3d complètement pleines ce qui a pour conséquence avoir une orbitale 4s à moitié remplie évidemment c'est vraiment pas comme ça que ça se passe en tout cas ça peut être un moyen mnémotechnique pour s'en souvenir le fait que pour le cuivre on a une orbitale 4s à moitié remplie et toutes les orbites al 3d rempli et enfin le dernier élément de ce bloc des faits le zinc avec 30 électrons hélas pour le zinc et bien tout simplement on va avoir leur mittal 4s est aidé en métal 3d qui sont toutes complètement rempli avec deux électrons dans chaque et si on voulait déterminer la configuration électronique du zinc à partir de sa place dans le tableau périodique et bien c'est tout à fait ce qu'on trouverait évidemment puisqu'on aurait d'abord l'art conquis et le gaz noble qui précède le potassium et ensuite ont rempli leur bitale 4 s4 s5 à 13,2 pour le potassium le calcium et on passe ensuite au blog tu es dans lequel on va remplir les orbitale 3d avec 3 d 1/3 des 2/3 des 3 3 des 4 3 des 5 3 des 6 3 17 3d 8,3 des 9 et enfin trois des dix arrivées aux seins c'est bien ce qu'on observe ici donc bien retenir que pour déterminer la configuration électronique d'un élément du bloc d utiliser la règle de klesch cofsky où la place de l'élément dans le tableau périodique suffit mais que dans la réalité les niveaux d'énergie entre les orbitales sont plus complexes que ce qui semblerait lorsqu'on regarde le tableau périodique et qu'il existe d'ailleurs certaines particularités avec des exceptions aux règles de remplissage pour le chrome et le cuivre l'hôpital 4s avec un seul électron pour pouvoir avoir les orbitale 3d à moitié remplie ou complètement rempli