🏢 Configuration électronique et électrons de valence
Les électrons sont des locataires paresseux : ils prennent toujours l'étage le plus bas encore libre, et pas plus de deux par chambre ! Ajoute-les un par un, regarde l'immeuble se remplir… et découvre pourquoi le tableau périodique a exactement cette forme bizarre.
🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.
Ce que tu vois
- Chaque nouvel électron tombe dans la première place libre en partant du bas : 1s, puis 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p. Une sous-couche s contient au plus 2 électrons, une sous-couche p au plus 6, une d au plus 10.
- Les électrons de la couche externe (le plus grand n) sont en orange : ce sont les électrons de valence. Ils sont représentés en points autour du symbole de l'élément.
- Le numéro n de la couche externe est le numéro de la période (la ligne du tableau) ; le nombre d'électrons de valence donne la colonne (1 ou 2, puis 13 à 18 en ajoutant 10).
- Les éléments d'une même colonne (en orange pâle) ont le même nombre d'électrons de valence : c'est pour cela qu'ils forment une famille aux propriétés chimiques voisines (Li, Na, K réagissent tous violemment avec l'eau).
- Après 4s, on remplit 3d avant 4p : c'est la ligne des métaux de transition. Le chrome et le cuivre sont de vraies exceptions (4s1 3d5 et 4s1 3d10).
Expériences à faire
- Lance « 🎬 Remplir pas à pas » : à quel moment passe-t-on à la ligne suivante du tableau ? Que s'est-il passé dans l'immeuble juste avant ?
- Compare l'oxygène et le soufre : quelle partie de leurs configurations est identique ? Sont-ils dans la même colonne ?
- Dans « ✏️ Ma configuration », tape 1s2 2p7 : pourquoi l'animation refuse-t-elle ? Et 1s2 2s1 2p5 : quel élément est-ce, et dans quel état ?
- Coche les flèches de spin et ajoute les électrons de l'azote un par un : comment se remplissent les trois cases de 2p ?
- Tape [Ar] 4s2 3d4 : que répond l'animation pour le chrome ?
La chimie derrière l'animation
- Un atome neutre possède Z électrons : 1s2 2s2 2p6 3s1 compte 2 + 2 + 6 + 1 = 11 électrons, c'est le sodium (Z = 11).
- Capacités : une sous-couche s contient au plus 2 électrons, p au plus 6, d au plus 10 ; une couche n contient au plus 2n2 électrons.
- Ordre de remplissage (état fondamental) : 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p (règle de Klechkowski). Si un électron occupe une sous-couche plus haute alors qu'une plus basse n'est pas pleine, l'atome est dans un état excité.
- Électrons de valence : électrons de la couche externe (de plus grand n). Période = n de la couche externe ; colonne = nombre d'électrons de valence (colonnes 1 et 2) ou 10 + ce nombre (colonnes 13 à 18). L'hélium (2 électrons de valence) est rangé en colonne 18 car sa couche est pleine.
- Dans une case (orbitale), il y a au plus deux électrons de spins opposés ↑↓ (principe de Pauli) ; dans une sous-couche, on place d'abord un électron par case, de même spin (règle de Hund).
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