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Quelle est la configuration
électronique d’un ion calcium Ca2+ ? (A) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6. (B) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2. (C) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
3d2. (D) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4 4s2. (E) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4.
La configuration électronique
décrit le nombre d’électrons présents dans un atome ou dans un ion et leur
disposition dans les couches et sous-couches d’électrons. Lorsqu’on écrit une configuration
électronique, on décrit chaque sous-couche avec un coefficient qui est le nombre
quantique principal 𝑛, qui identifie la couche électronique ; une lettre qui
indique le type d’orbitale dans la sous-couche, qui peut être l’orbitale s, p, d ou
f ; et un exposant qui indique le nombre d’électrons dans la sous-couche.
Le tableau périodique peut être
divisé en blocs qui représentent les sous-couches. Étant donné que chaque élément du
tableau possède un électron de plus que le précédent. Le nombre d’éléments dans un
bloc de sous-couche représente le nombre maximum d’électrons que cette sous-couche
peut contenir. Toutes les sous-couches s
contiennent une seule orbitale s et peuvent donc avoir un maximum de deux
électrons. Et on peut voir que la largeur du
bloc s est de deux éléments. Toutes les sous-couches p
contiennent trois orbitales p et peuvent donc avoir un maximum de six électrons. Et on peut voir que la largeur du
bloc p est de six éléments. Les sous-couches d peuvent contenir jusqu’à 10
électrons, et les sous-couches f peuvent en contenir jusqu’à 14. Nous ne nous intéresserons pas aux
sous-couches f dans cette vidéo.
Le principe d’Aufbau stipule que
les électrons remplissent les sous-couches de plus faible énergie avant de remplir
celles de plus haute énergie. Le diagramme énergétique suivant
montre les valeurs d’énergie relatives des sept premières sous-couches. L’ordre des sous-couches dans le
tableau périodique correspond à l’ordre des sous-couches dans ce diagramme
énergétique.
Le calcium est le 20ème élément du
tableau périodique. Par conséquent, un atome de calcium
possède 20 électrons. Écrivons d’abord la configuration
électronique d’un atome de calcium. On commence par remplir la
sous-couche 1s avec deux électrons et on écrit 1s2. La sous-couche d'énergie la plus
basse suivante est 2s. Et on la remplit avec deux
électrons et on écrit 2s2. Ensuite, on remplit la sous-couche
2p avec six électrons et on écrit 2p6. Maintenant, on peut passer aux
sous-couches 3s et 3p et écrire 3s2 et 3p6. Enfin, on peut remplir la
sous-couche 4s avec deux électrons et écrire 4s2.
Donc, cette configuration
électronique, qui contient 20 électrons, est la configuration électronique d’un
atome de calcium neutre. Cependant, pour répondre à la
question, nous devons écrire la configuration électronique de l’ion calcium, qui a
une charge de deux plus. Une charge de deux plus indique que
l’atome de calcium a perdu deux électrons lors de la formation de l’ion calcium. Par conséquent, l’ion calcium
possède 18 électrons. Ces deux électrons sont perdus de
la couche des électrons de valence, qui pour le calcium est la quatrième couche
d’électrons. Par conséquent, la configuration
électronique de l’ion calcium est 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6, soit le choix de réponse
(A).
