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Vidéo de question : Déterminer les nombres quantiques qui représentent un électron dans un atome Chimie

Les nombres quantiques pour l’électron de valence dans un atome de lithium sont 𝑛 = 2, 𝑙 = 0, 𝑚_𝑙 = 0 et 𝑚_𝑠 = +1/2. Quels sont les nombres quantiques pour le deuxième électron de valence dans un atome de béryllium ? [A] 𝑛 = 3, 𝑙 = 0, 𝑚_𝑙 = 0, 𝑚_𝑠 = -1/2 [B] 𝑛 = 2, 𝑙 = 1, 𝑚_𝑙 = 0, 𝑚_𝑠 = −1/2 [C] 𝑛 = 3, 𝑙 = 0, 𝑚_𝑙 = 0, 𝑚_𝑠 = +1/2 [D] 𝑛 = 2, 𝑙 = 0, 𝑚_𝑙 = 0, 𝑚_𝑠 = -1/2 [E] 𝑛 = 2, 𝑙 = 0, 𝑚_𝑙 = 0, 𝑚_𝑠 = +1/2

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Transcription de vidéo

Les nombres quantiques pour l’électron de valence dans un atome de lithium sont 𝑛 est égal à deux, 𝑙 est égal à zéro, 𝑚 indice 𝑙 est égal à zéro et 𝑚 indice 𝑠 est égal à plus un demi. Quels sont les nombres quantiques pour le deuxième électron de valence dans un atome de béryllium ? (A) 𝑛 égale trois, 𝑙 égale zéro, 𝑚 indice 𝑙 égale zéro, 𝑚 indice 𝑠 égale moins un demi. (B) 𝑛 égale deux, 𝑙 égale un, 𝑚 indice 𝑙 égale zéro, 𝑙 indice 𝑠 égale moins un demi. (C) 𝑛 égale trois, 𝑙 égale zéro, 𝑚 indice 𝑙 égale zéro, 𝑚 indice 𝑠 égale plus un demi. (D) 𝑛 égale deux, 𝑙 égale zéro, 𝑚 indice 𝑙 égale zéro, 𝑚 indice 𝑠 égale moins un demi. (E) 𝑛 égale deux, 𝑙 égale zéro, 𝑚 indice 𝑙 égale un, 𝑚 indice 𝑠 égale plus un demi.

Les nombres quantiques sont un ensemble de quatre nombres qui nous aident à décrire les électrons dans un atome. Le nombre quantique principal, auquel la lettre 𝑛 a été donnée, nous indique le niveau d’énergie dans lequel se trouve l’électron, ainsi que la taille d’une orbitale atomique. Le nombre quantique suivant est le nombre quantique secondaire, auquel la lettre 𝑙 a été donnée. Cela nous indique le type d’orbitale que l’électron occupe. Le nombre quantique suivant est le nombre quantique magnétique, auquel on a donné la lettre 𝑚 indice 𝑙. Ce nombre quantique spécifie l’orientation de l’orbitale atomique. Le nombre quantique final est le nombre quantique de spin. Cela détermine l’état de spin de l’électron, c’est-à-dire si l’électron tourne vers le haut ou tourne vers le bas.

Chaque orbitale atomique contient un électron de spin vers le haut et un électron de spin vers le bas. Ainsi, chaque orbitale contient deux électrons au total. Les électrons remplissent les orbitales par ordre d’énergie croissante, ce qui est résumé grâce à cette figure. Nous pouvons également répertorier la façon dont les électrons remplissent les orbitales sur le tableau périodique. Le tableau périodique est divisé en blocs correspondant au type d’orbitale qui y est remplie. Nous pouvons parcourir des périodes et des groupes pour déterminer les orbitales que les électrons occupent.

Par exemple, zoomons sur la partie du tableau périodique où se trouve le lithium. Le lithium est situé dans le bloc s du tableau périodique. Donc, ici, les électrons remplissent les orbitales s. Le niveau d’énergie de l’orbitale correspond au numéro de la période. Le lithium a trois électrons. Les deux premiers occuperont une orbitale atomique 1s. Le troisième électron du lithium, qui est son électron de valence, occupera l’orbitale atomique 2s. Le nombre ici nous indique le niveau d’énergie. Donc, l’électron est sur le deuxième niveau d’énergie. Le nombre quantique principal 𝑛 est égal à deux, ce qui correspond à ce que la question nous a dit. La lettre 𝑙 est le type d’orbitale. Chaque type d’orbitale a une valeur de 𝑙 correspondante. 𝑙 est égal à zéro pour les orbitales de type s, ce qui correspond encore une fois aux informations de la question.

Le prochain nombre quantique 𝑚 indice 𝑙 peut avoir des valeurs de moins 𝑙 à plus 𝑙. Donc, si 𝑙 est égal à zéro, comme pour l’électron de valence du lithium, 𝑚 indice 𝑙 ne peut être égal qu’à zéro. Mais si 𝑙 devait être égal à un, 𝑚 indice 𝑙 pourrait prendre une gamme de valeurs allant de moins un à plus un. Le nombre quantique final 𝑚 indice 𝑠 est égal à plus un demi ici. Rappelons que l’électron de valence dans le lithium est le premier électron de l’orbitale 2s. Par convention, le premier électron de l’orbitale est haut spin et le second électron est bas spin.

Maintenant que nous comprenons les nombres quantiques du lithium, calculons les nombres quantiques du deuxième électron de valence dans un atome de béryllium. Le béryllium est juste à côté du lithium dans le tableau périodique. Les atomes de béryllium ont quatre électrons. Tout comme dans le cas du lithium, les deux premiers électrons rempliront l’orbitale atomique 1s. Et les deux électrons de valence du béryllium rempliront l’orbitale 2s. Nous savons que cette orbitale est sur le deuxième niveau d’énergie, donc 𝑛 est égal à deux. Cela signifie que nous pouvons exclure les choix de réponses (A) et (C). Puisque les électrons de valence sont sur une orbitale de type s, nous savons que 𝑙 est égal à zéro. Alors maintenant, nous pouvons exclure le choix de réponse (B).

Puisque 𝑙 est égal à zéro, 𝑚 indice 𝑙 n’a qu’une seule valeur, zéro. Donc, nous avons maintenant exclu le choix de réponse (E), ce qui nous laisse un choix de réponse restant. Ce choix de réponse dit que 𝑚 indice 𝑠 est égal à moins un demi, ce qui correspond au fait que c’est le second électron de l’orbitale. Ainsi, les nombres quantiques du deuxième électron de valence dans un atome de béryllium sont 𝑛 est égal à deux, 𝑙 est égal à zéro, 𝑚 indice 𝑙 est égal à zéro et 𝑚 indice 𝑠 est égal à moins un demi.

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