Chapitre 5
152
5.5.1 systèmecodédedésigNatioNdesorbitales
Il serait fastidieux d'avoir à décrire l'état quantique de chacun des électrons
d'un atome en utilisant les valeurs de n, l, m
l
et m
s
. C'est pourquoi un code a
été mis au point pour désigner les caractéristiques essentielles des orbitales
par un chiffre suivi d'une lettre. Les orbitales sont ensuite représentées sous
une forme simplifiée, désignée
case quantique
, par un carré ou un cercle.
Le code inscrit sous la case quantique comprend :
un chiffre, qui donne la valeur de n, le nombre quantique principal ;
une lettre, qui correspond à une valeur de l, le nombre quantique secondaire.
2 s
Nombre quantique
principal, n
Nombre quantique
secondaire, l
Case
quantique
Par exemple, les lettres s, p, d et f équivalent respectivement aux valeurs
0, 1, 2 et 3 de l (tableau 5.3). Ainsi une orbitale pour laquelle n
= 1 et l = 0 est
codée 1s selon ce système. Les lettres utilisées dans ce code correspondent aux
appellations anglaises des séries de raies produites par les spectres d'émission
des métaux alcalins :
sharp, principal, diffuse, fundamental.
Puisque la valeur de l détermine le nombre de celles de m
l
, le nombre de
cases quantiques (ou d'orbitales) correspondant à un ensemble de n et l est
égal à celui des valeurs de m
l
. Par exemple, un seul carré représente la case
2s, car m
l
ne peut alors prendre qu'une valeur.
2 s
2s
n = 2 et l = 0 m
l
= 0 Une valeur
Une case quantique
En outre, lorsque plusieurs valeurs de m
l
correspondent à un ensemble de
n et l, les cases quantiques sont regroupées, puisqu'elles sont énergétiquement
équivalentes : elles ne diffèrent les unes des autres que par leur orientation.
Ainsi, trois carrés groupés représenteront les cases quantiques (ou orbitales)
2p, puisque les valeurs de m
l
correspondant à p (l
= 1) sont -1, 0, +1.
2p
n = 2 et l = 1 m
l
= -1, 0, +1 Trois valeurs
Trois cases quantiques
2 p
ExErcicE 5.14
Déterminez les valeurs de n et de l que les symboles suivants représentent,
ainsi que le nombre d'orbitales correspondant à chaque symbole ; représentez
les cases quantiques qui se rapportent à ces symboles.
a) 4d
b) 6s
c) 3p
d) 4f
Case quantique :
selonle
systèmeconventionnelde
classificationdesélectrons,une
case(carréoucercle)sedéfinit
parunesérieparticulièrede
valeursn,letm
l
.
Tableau 5.3
Symbolesdesorbitalesoudescasesquantiquesetvaleursdel
correspondantes.
Valeur de l
Symbole de l'orbitale
0
1
2
3
4
s
p
d
f
g
109-Chap.05_04.indd 24
24/03/09 15:17:41