Couches Électroniques                                                                              

À mesure que le numéro atomique augmente le nombre d'électrons augmente lui-aussi pour l'atome neutre d'un élément. Les électrons de valence sont ceux qui sont responsables de la réactivité chimique. Si les éléments qui ont le même nombre d'électrons de valence sont regroupés ensembles dans un groupe ou dans une famille, c'est parce qu'ils ont des propriétés chimiques semblables.
La première période courte (horizontalement) ne contient que deux éléments. Ces éléments remplissent la couche K . Cette période se termine avec l'hélium qui a la couche K remplie de ses deux électrons.

La deuxième période est courte, elle aussi. Elle ne contient que huit éléments. Elle commence au lithium et se termine avec le néon. Le néon possède une couche L complète avec huit électrons.

La troisième période est courte, elle aussi. Elle ne contient que huit éléments. Elle commence au sodium et se termine avec l'argon qui possède huit électrons sur sa couche M qui est incomplète.

La quatrième période contient dix-huit éléments. Elle commence au potassium et elle contient une série de dix éléments qui va du scandium jusqu'au zinc. Cette série d'éléments s'appelle série des éléments de transition.
Ils construisent la couche M du huitième au dix-huitième électrons. Avant que cette série ne commence à se remplir, il y a deux électrons qui entrent dans la couche intérieure N .
Après cette série de transition, la couche N continue de se remplir jusqu'à ce qu'elle contienne ses huit électrons pour se terminer avec le krypton.
La cinquième période se remplit comme la quatrième période. Dans celle-ci la couche O prend deux électrons et la couche N se remplit jusqu'à son dix-huitième électron de l'yttrium jusqu'au cadmium avant que la couche O ne termine de se remplir de ses huit électrons avec le xénon.

La sixième période contient 32 éléments. Elle aussi a une double série de transition qui commence avec le lanthane et se termine avec le mercure. La couche O se remplit de ses dix-huit électrons.
Notez cependant que cette série se scinde après le lanthane en une série de quatorze éléments. Dans ces éléments la couche N (troisième à partir de l'extérieur) se remplit de ses électrons huit jusqu'à trente-deux. Ceux-ci portent le nom de série de transition interne ou série des lanthanes ou des terres rares. Elle commence avec le cérium et fini avec le lutécium.
A la suite de quoi, la série de transition débutant avec l'hafnium jusqu'au mercure finit de construire la couche O jusqu'au dix-huitième électrons. Ensuite la couche P continue de s'ériger jusqu'à avoir ses huit électrons et se complète avec le radon.

La septième période est incomplète. Les deux premiers éléments: le francium et le radium remplisse la couche Q de deux électrons. Ensuite les couches P et O se remplissent de la mème façon que la sixième période. Ce qui donne la série des actinides.

    Sous-couches Électroniques

Chaque couche électronique, que l'on désigne par les lettres K, L, M, N, O, P, et Q ou par les numéros 1, 2, 3, 4, 5, 6, et 7, se subdivise à nouveau en sous-couches.
La première couche principale, la couche K , a une seule sous-couche appelée la couche 1s .La deuxième couche principale, la couche L, a deux sous-couches appelées 2s et 2p. La troisième couche principale, la couche M, a trois sous-couches appelées: 3s, 3p, et 3d. La quatrième couche principale, la couche N , a quatre sous-couches appelées: 4s, 4p, 4d, et 4f
.
Les sous-couches se subdivisent à leur tour en orbitales, chacune pouvant contenir un maximum de deux électrons. Ainsi, la sous-couche s , qui n'est constituée que d'une seule orbitale, ne peut contenir que deux électrons. Une sous-couche p qui a trois orbitales peut contenir six électrons. Une sous-couche d possède cinq orbitales et peut contenir dix électrons. Une sous-couche f a sept orbitales et peut de la sorte contenir quatorze électrons.

De façon générale, un électron s s'approchera davantage du noyau qu'un électron p appartenant à la même couche principale; un électron p sera plus près du noyau qu'un électron d et un électron d sera lui-aussi plus près qu'un électron f.
La façon de décrire la structure électronique consiste à indiquer le numéro de la couche principale en premier suivie de la lettre correspondant à la sous-couche et un chiffre en exposant qui indique le numéro de l'électron de cette sous-couche particulière. Par exemple 3d4 indique qu'il y a quatre électrons dans la sous-couche d de la couche principale M .

Forme des Orbitales Électroniques


Les orbitales occupées par les électrons dans les différentes sous-couches sont différentes les unes des autres tant par la grosseur, par la forme et par l'orientation dans l'espace. Plus le numéro de la couche principale est grand, plus le volume de l'orbitale correspondante sera grand.
Par exemple un électron 2s occupe une orbitale plus volumineuse qu'un électron dans une orbitale 1s. Cependant, les orbitales des couches principales plus élevées excèdent celles des couches plus basses. Ce qui veut dire que les électrons périphériques pénètrent à l'intérieure des régions occupées par les électrons des couches internes.
La forme d'une orbitale s est celle d'une sphère alors qu'une orbitale p rappelle plutôt celle d'une haltère ou de deux lobes séparés par une zone de probabilité nulle.
Le nombre d'orientations possibles dans l'espace des orbitales atomiques dépend jusqu'à un certain point de la forme de l'orbitale. Une orbitale s présente la même apparence à un observateur externe puisque sa forme est sphérique. De sorte que l'orbitale s possède une symétrie sphérique et n'a pas de caractéristiques directionnelles.

Orbitales s

C'est un peu plus compliqué avec les orbitales p qui sont par groupe de trois. Il n'est pas possible de déterminer la direction d'une orbitale en particulier dans un groupe donné. Cependant les axes sur lesquelles sont disposés les trois orbitales p sont perpendiculaires les uns par rapport aux autres. Les trois orbitales p sont appelés px, py et pz pour mettre en évidence leur nature directionnelle.

               


Les cinq orbitales d ont la forme de régions lobées disposées dans l'espace comme on peut le voir ci-dessous. Les dessins sont orientés de sorte que les lobes des orbitales dz2 et dx2-y2 sont disposées le long des axes et les lobes des orbitales dxz, dyz, et dxy sont entre les axes.
Les orbitales d existent sous deux formes de base: quatre des cinq orbitales 3d ont quatre lobes orientés selon le plan des axes indiqués (dyz, dxz, dxy et dx2-y2). La cinquième orbitale, dz2,elle a une forme particulière: deux lobes sont orientés selon l'axe z de part et d'autre d'un anneau situé dans le plan xy. Les orbitales d de niveau supérieur à trois ressemblent à celles du niveau 3, mais elles sont plus volumineuses.

   

   

Les sept orbitales f apparaissent à partir de la couche quatre (du niveau n=4) et leurs formes sont encore plus complexes que celles des orbitales d. On ne les mentionne ici que pour compléter le tableau descriptif des orbitales.