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Quel est le nombre d’orbitales dans la couche dont le nombre quantique principal 𝑛 est égal à un ?
À l’intérieur d’un atome, les électrons se trouvent sur divers niveaux d’énergie qu’on appelle des couches. Le nombre quantique principal 𝑛 représente la couche où l’électron se trouve. 𝑛 peut être n’importe quel entier positif. À mesure que 𝑛 augmente, l’électron sera sur un niveau d’énergie plus élevé et sera moins fortement lié au noyau.
Les couches comprennent une ou plusieurs sous-couches. Les sous-couches sont décrites par le nombre quantique secondaire 𝑙. Le nombre de sous-couches dans une couche dépend du nombre quantique principal. Pour une valeur donnée de 𝑛, 𝑙 peut être n’importe quel entier de zéro à 𝑛 moins un. Chaque nombre quantique secondaire correspond à un type différent de sous-couche, s, p, d et f étant les plus courants que nous rencontrerons.
Chaque sous-couche est composée d’une ou plusieurs orbitales différentes. L’orientation de ces orbitales peut être décrite en utilisant le nombre quantique magnétique 𝑚 indice 𝑙. Le nombre d’orbitales dans une sous-couche dépend du nombre quantique secondaire. Pour une valeur donnée de 𝑙, 𝑚 indice 𝑙 peut être un entier de moins 𝑙 à plus 𝑙.
Avec toutes ces informations à l’esprit, revenons à la question. On nous dit dans la question qu’une couche possède le nombre quantique principal de un. Le nombre quantique secondaire peut être n’importe quel entier de zéro à 𝑛 moins un. Donc, zéro est la seule valeur possible pour le nombre quantique secondaire lorsque 𝑛 est égal à un. Donc, cette couche ne contient qu’une seule sous-couche, la sous-couche de type s. Le nombre quantique magnétique peut être n’importe quel entier de moins 𝑙 à plus 𝑙. Ainsi, lorsque 𝑙 est égal à zéro, 𝑚 indice 𝑙 ne peut être égal qu’à zéro. Le nombre quantique magnétique unique indique que cette sous-couche ne contient qu’une seule orbitale. Cette orbitale célibataire est une orbitale s, qui est de forme sphérique.
À partir de là, nous pouvons voir qu’une couche avec le nombre quantique principal de un contient une seule sous-couche qui contient une seule orbitale. Ainsi, le nombre d’orbitales dans la couche dont le nombre quantique principal 𝑛 est égal à un est un.
