Question Video: Identification du nombre de couches d’électrons remplies dans un atome Physique • Third Year of Secondary School

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Le schéma représente les électrons présents sur les différentes couches d’électrons d’un atome. Combien y a-t-il de couches remplies ?

Alors, on nous donne ce schéma et on nous dit qu’il représente un atome avec les électrons présents sur les différentes couches d’électrons. Au centre du schéma, nous avons ce cercle rouge ici, qui représente le noyau de l’atome et qui, souvenons-nous, contient tous les protons et neutrons de l’atome. Ensuite, autour de ce cercle rouge, ou noyau, nous avons trois cercles noirs. Ils représentent trois couches d’électrons différentes, qui sont les couches, ou les niveaux d’énergie, que les électrons de l’atome peuvent occuper. Les électrons sont représentés sur ce schéma par les ronds bleus dessinés sur les différentes couches.

La couche électronique la plus proche du noyau correspond au premier niveau d’énergie. La suivante correspond au deuxième niveau d’énergie. Et la suivante, au troisième. En fait, même si ce schéma ne représente que trois couches d’électrons, il existe en fait un nombre infini de couches tout autour du noyau. Généralement, on ne représente que les trois premières couches d’électrons sur les schémas représentant les atomes, car les électrons occupent le niveau d’énergie le plus bas qui est disponible. Donc, même si, en principe, les couches numéro 56 et 981, par exemple, existent toutes les deux, il ne faut pas s’attendre à trouver des électrons sur l’une ou l’autre de ces couches.

Une autre question qui pourrait se poser est : « Si les électrons occupent toujours le niveau d’énergie le plus bas qui est disponible, pourquoi ne sont-ils pas tous au niveau d’énergie le plus bas, c’est-à-dire sur la couche électronique la plus proche du noyau ? » Après tout, nous pouvons clairement voir sur le schéma qu’il n’y a que deux électrons sur cette couche. Et qu’il y a beaucoup plus d’électrons sur la couche suivante, qui correspond à un niveau d’énergie plus élevé. Et il y a même des électrons sur la troisième couche, qui correspond à un niveau d’énergie encore plus élevé.

Alors, le terme important ici est « disponible ». Ce n’est pas seulement le niveau d’énergie le plus bas ; c’est le niveau d’énergie le plus bas qui est disponible pour cet électron. Il se trouve que chacune de ces couches d’électrons, ou niveaux d’énergie, ne peut contenir qu’un certain nombre d’électrons. Le nombre d’électrons pouvant être contenus sur une couche est différent selon les couches. La première couche, ou niveau d’énergie, donc celle qui est la plus proche du noyau, peut contenir au maximum deux électrons. Tous les autres électrons doivent occuper les couches plus élevées. La deuxième couche, la couche suivante, peut contenir au maximum huit électrons. Et tous les autres électrons devront occuper la troisième couche, qui peut contenir au maximum 18 électrons.

Alors, dans cette question, on nous demande combien il y a de couches remplies dans cet atome. Rappelons qu’une couche d’électron est considérée remplie lorsqu’elle contient le nombre maximal d’électrons associé à cette couche. Ainsi, par exemple, on dira que la première couche est remplie si elle contient deux électrons. Mais, si la deuxième couche contient deux électrons, alors elle ne sera pas remplie car la deuxième couche peut contenir au maximum huit électrons. On dira que la deuxième couche est remplie seulement si elle contient huit électrons. Puis, de la même manière, la troisième couche est remplie seulement si elle contient 18 électrons.

Avec toutes ces informations en tête, regardons les électrons présents sur chacune des couches d’électrons sur le schéma donné. Commençons par la première couche, donc celle-ci, qui est la plus proche du noyau, nous pouvons clairement voir qu’il y a deux électrons sur cette couche. Nous pouvons donc dire que pour cet atome, la première couche est remplie. Regardons maintenant la deuxième couche. C’est-à-dire la couche suivante à partir du noyau. Nous pouvons numéroter les électrons en commençant par celui situé en haut et en tournant dans le sens des aiguilles d’une montre. En faisant cela, nous constatons qu’il y a au total huit électrons. Et comme nous savons que cette couche peut contenir au maximum huit électrons, nous pouvons donc dire que la deuxième couche de cet atome est également remplie.

La couche suivante est la troisième couche électronique. Et nous pouvons voir qu’elle ne contient que cet électron ici et celui-là ici, soit deux électrons au total. Comme cette troisième couche peut contenir au maximum 18 électrons, la troisième couche de cet atome n’est pas remplie. Comme nous avons déjà dit que les électrons occupent la couche, ou le niveau d’énergie, le plus bas qui est disponible, alors si la troisième couche n’est pas remplie, comme c’est le cas ici, nous pouvons dire que la quatrième couche, la cinquième couche et toutes les couches au-dessus ne seront également pas remplies. Autrement dit, dans cet atome, les seules couches remplies sont la première et la deuxième couche d’électrons. Cela fait deux couches remplies au total. Et donc la réponse à la question est que le nombre de couches remplies dans cet atome est de deux.