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struCture éleCtronique des atomes
149
ExErcicE 5.11
Énumérez les valeurs permises de m
l
lorsque :

a) n
= 3 et l = 0 ;
b) n
= 4 et l = 2.
5.4.4 NombrequaNtiquedespiN,m
s
Le
nombre quantique de spin
définit le sens de l'orientation du champ
magnétique créé par la rotation de l'électron sur luimême par rapport à son
axe. Puisque deux sens de rotation sont possibles, deux valeurs de spin sont
autorisées,
+1/2 et -1/2 ( figure 5.15). Cette propriété, qui attribue à l'électron
la capacité de tournoyer sur luimême, est désignée spin intrinsèque de l'élec
tron.
On peut faire une certaine analogie entre le déplacement de l'électron et
celui de la Terre. Notre planète tourne autour du Soleil en 365 jours et son
« spin », de 24 heures, est toujours dans le même sens. Bien que le mouvement
de l'électron autour du noyau ne puisse être assimilé à celui de la Terre, puis
qu'il s'agit d'une particule ondulatoire, on peut tout de même considérer qu'il
possède un spin intrinsèque, une certaine forme de rotation sur luimême
dans un sens ou dans l'autre.
Ce n'est pas Schrödinger, mais
Wolfgang Pauli
qui, en 1926, introduisit
ce quatrième nombre quantique, rendu nécessaire pour expliquer la découverte
du dédoublement des raies spectrales. Cinq ans avant que Schrödinger ne
soumette son équation, deux physiciens allemands avaient en effet réalisé la
séparation d'un faisceau d'atomes d'argent gazeux en deux faisceaux distincts
d'égale intensité. Le dispositif consistait à faire passer le faisceau à travers
un champ magnétique non homogène. L'hypothèse du spin, avancée par Pauli,
expliqua le phénomène. En effet le dernier électron de l'atome d'argent, celui
le plus éloigné du noyau, crée son propre champ magnétique en tournant sur
luimême (spin) ; l'électron est alors attiré ou repoussé par le champ magné
tique de l'aimant selon que le champ magnétique de son spin est parallèle
ou antiparallèle à ce dernier. Le fait que les électrons se divisent en deux grou
pes égaux quant à leur spin explique que deux faisceaux de même intensité
soient alors engendrés.
Tableau 5.2
Valeurspermisesdeletm
l,
etnombred'orbitalescorrespondantes
lorsquenvariede1à4.
n
l
m
l
Nombre d'orbitales
1
2
2
3
3
3
4
4
4
4
0
0
1
0
1
2
0
1
2
3
0
0
-1,0,+1
0
-1,0,+1
-2,-1,0,+1,+2
0
-1,0,+1
-2,-1,0,+1,+2
-3,-2,-1,0,+1,+2,+3
1
1
3
1
3
5
1
3
5
7
Nombre quantique de spin (m
s
) :
nombrequantiquequidétermine
lesensdelarotationdel'électron
surluimême;ilpeutprendreles
valeurs
+1/2et-1/2.
Figure 5.15
Illustrationdu
spinintrinsèquedel'électron.
Axes de rotation
de l'électron
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