Décrire les états des électrons dans les atomes peut être une affaire compliquée. Comme si la langue anglaise n'avait pas de mots pour décrire des orientations comme « horizontal » ou « vertical », ou « rond » ou « carré », un manque de terminologie entraînerait de nombreux malentendus. Les physiciens ont également besoin de termes pour décrire la taille, la forme et l'orientation des orbitales électroniques dans un atome. Mais au lieu d'utiliser des mots, ils utilisent des chiffres appelés nombres quantiques. Chacun de ces nombres correspond à un attribut différent de l'orbitale, ce qui permet aux physiciens d'identifier l'orbitale exacte dont ils souhaitent discuter. Ils sont également liés au nombre total d'électrons qu'un atome peut contenir si cette orbitale est sa couche externe ou de valence.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
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Déterminer le nombre d'électrons à l'aide des nombres quantiques en comptant d'abord le nombre d'électrons dans chaque orbitale complète (sur la base de la dernière valeur entièrement occupée du nombre quantique principal), puis en ajoutant les électrons pour les sous-couches complètes de la valeur donnée du nombre quantique principal, puis en ajoutant deux électrons pour chaque nombre quantique magnétique possible pour le dernier sous-shell.
Soustraire 1 du premier nombre quantique, ou principe. Étant donné que les orbitales doivent se remplir dans l'ordre, cela vous indique le nombre d'orbitales qui doivent déjà être pleines. Par exemple, un atome avec les nombres quantiques 4,1,0 a un nombre quantique principal de 4. Cela signifie que 3 orbitales sont déjà pleines.
Ajoutez le nombre maximum d'électrons que chaque orbitale complète peut contenir. Enregistrez ce numéro pour une utilisation ultérieure. Par exemple, la première orbitale peut contenir deux électrons; le second, huit; et le troisième, 18. Par conséquent, les trois orbitales combinées peuvent contenir 28 électrons.
Identifiez la sous-couche représentée par le deuxième nombre quantique, ou nombre angulaire. Les nombres 0 à 3 représentent les sous-shells "s", "p", "d" et "f", respectivement. Par exemple, 1 identifie un sous-shell "p".
Ajoutez le nombre maximum d'électrons que chaque sous-couche précédente peut contenir. Par exemple, si le nombre quantique indique une sous-couche "p" (comme dans l'exemple), ajoutez les électrons dans la sous-couche "s" (2). Cependant, si votre nombre quantique angulaire était "d", vous auriez besoin d'ajouter les électrons contenus dans les sous-couches "s" et "p".
Ajoutez ce nombre aux électrons contenus dans les orbitales inférieures. Par exemple, 28 + 2 = 30.
Déterminez combien d'orientations de la sous-couche finale sont possibles en déterminant la plage de valeurs légitimes pour le troisième nombre quantique, ou nombre magnétique. Si le nombre quantique angulaire est égal à « l », le nombre quantique magnétique peut être n'importe quel nombre entre « l » et « - l », inclus. Par exemple, lorsque le nombre quantique angulaire est 1, le nombre quantique magnétique peut être 1, 0 ou -1.
Comptez le nombre d'orientations de sous-couche possibles jusqu'à et y compris celle indiquée par le nombre quantique magnétique. Commencez par le nombre le plus bas. Par exemple, 0 représente la deuxième orientation possible pour le sous-niveau.
Ajoutez deux électrons pour chacune des orientations à la somme d'électrons précédente. C'est le nombre total d'électrons qu'un atome peut contenir jusqu'à cette orbitale. Par exemple, puisque 30 + 2 + 2 = 34, un atome avec une couche de valence décrite par les nombres 4,1,0 détient un maximum de 34 électrons.