6 : Structure électronique et propriétés périodiques
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L'étude de la chimie doit à un moment donné s'étendre au niveau moléculaire, car les propriétés physiques et chimiques d'une substance sont finalement expliquées en termes de structure et de liaison des molécules. Ce module présente certains faits et principes de base nécessaires à une discussion sur les molécules organiques.
- 6.1 : Énergie électromagnétique
- La lumière et les autres formes de rayonnement électromagnétique se déplacent dans le vide à une vitesse constante, c. Ce rayonnement présente un comportement ondulatoire, qui peut être caractérisé par une fréquence, νm, et une longueur d'onde, λ, telles que c = λβ. La lumière est un exemple d'onde progressive. Les autres phénomènes ondulatoires importants incluent les ondes stationnaires, les oscillations périodiques et les vibrations. Les ondes stationnaires présentent une quantification, car leurs longueurs d'onde sont limitées à des multiples entiers discrets de certaines longueurs caractéristiques.
- 6.2 : Le modèle de Bohr
- Bohr a intégré les idées de quantification de Planck et d'Einstein dans un modèle de l'atome d'hydrogène qui a résolu le paradoxe de la stabilité des atomes et des spectres discrets. Le modèle de Bohr de l'atome d'hydrogène explique le lien entre la quantification des photons et l'émission quantifiée des atomes. Bohr a décrit l'atome d'hydrogène comme un électron se déplaçant sur une orbite circulaire autour d'un noyau. Il a postulé que l'électron était limité à certaines orbites caractérisées par des énergies discrètes.
- 6.3 : Développement de la théorie quantique
- Les objets macroscopiques agissent comme des particules. Les objets microscopiques (tels que les électrons) possèdent les propriétés d'une particule et d'une onde, mais leur trajectoire exacte ne peut être déterminée. Le modèle mécanique quantique des atomes décrit la position 3D de l'électron de manière probabiliste selon une fonction mathématique appelée fonction d'onde, souvent désignée par φ. L'amplitude carrée de la fonction d'onde décrit la distribution de la probabilité de trouver l'électron dans une région particulière de
- 6.4 : Structure électronique des atomes (configurations électroniques)
- L'énergie relative des sous-couches détermine l'ordre dans lequel les orbitales atomiques sont remplies. Les configurations électroniques et les diagrammes orbitaux peuvent être déterminés en appliquant le principe d'exclusion de Pauli (deux électrons ne peuvent pas avoir le même ensemble de quatre nombres quantiques) et la règle de Hund (chaque fois que possible, les électrons conservent des spins non appariés sur des orbitales dégénérées). Les électrons situés dans les orbitales les plus externes, appelés électrons de valence, sont responsables de la majeure partie du comportement chimique des éléments.
- 6.5 : Variations périodiques des propriétés des éléments
- Les configurations électroniques nous permettent de comprendre de nombreuses tendances périodiques. Le rayon de covalence augmente à mesure que nous descendons dans un groupe parce que le niveau n (taille de l'orbite) augmente. Le rayon de covalence diminue principalement lorsque nous nous déplaçons de gauche à droite sur une période donnée, car la charge nucléaire effective subie par les électrons augmente et les électrons sont attirés plus étroitement vers le noyau. Les rayons anioniques sont plus grands que l'atome parent, tandis que les rayons cationiques sont plus petits.
- 6.E : Structure électronique et propriétés périodiques (exercices)
- Ce sont des exercices de devoirs pour accompagner le Textmap créé pour « Chemistry » par OpenStax. Des banques de questions complémentaires sur la chimie générale peuvent être trouvées pour d'autres Textmaps et peuvent être consultées ici. Outre ces questions accessibles au public, l'accès à la banque de problèmes privés à utiliser pour les examens et les devoirs est réservé aux professeurs sur une base individuelle ; veuillez contacter Delmar Larsen pour obtenir un compte avec autorisation d'accès.