Les électrons de la couche la plus externe d'un atome, ses électrons de valence, sont les plus importants pour déterminer sa chimie. Néanmoins, si vous écrivez des configurations électroniques, vous devrez également prendre en compte les électrons de la couche interne. Les électrons de la couche interne sont tous les électrons qui ne se trouvent pas dans la couche la plus externe. Ils protègent les électrons de valence du noyau, réduisant la charge nucléaire effective.
Nombres quantiques
Les électrons peuvent être décrits plus précisément comme des ondes stationnaires. Tout comme les ondes stationnaires sur une corde ne peuvent avoir que des fréquences qui sont des multiples de la fréquence fondamentale, ou des harmoniques, l'« onde » électronique ne peut avoir que certaines énergies. En physique classique, vous pourriez décrire un objet en décrivant son emplacement et sa vitesse, mais en mécanique quantique, vous ne pouvez jamais savoir avec certitude où se trouvera l'électron; vous pouvez seulement savoir où il est susceptible de se trouver. Par conséquent, les électrons sont décrits à la place en utilisant quatre nombres quantiques.
Orbitales
Il existe quatre nombres quantiques. Le premier, le nombre quantique principal (n), indique la taille de l'orbitale. Le nombre quantique angulaire (l) indique la forme de l'orbitale, tandis que le nombre quantique magnétique (m) indique comment elle est orientée dans l'espace. Enfin, le quatrième nombre quantique s'appelle le spin et peut avoir une valeur +1/2 ou une valeur -1/2. Vous avez besoin des trois premiers nombres quantiques pour décrire une orbitale donnée, mais vous avez besoin des quatre pour décrire un électron, car jusqu'à deux électrons peuvent occuper une orbitale donnée.
Coquilles
Toutes les orbitales qui partagent le même nombre quantique principal appartiennent à la même coquille, quelles que soient leurs valeurs pour les trois autres nombres quantiques. Étant donné qu'un maximum de deux électrons peut occuper une orbitale donnée et que chaque coque ne comporte qu'un nombre défini d'orbitales, chaque coque a un nombre maximum d'électrons qu'elle peut accueillir. La couche la plus externe occupée dans un atome est sa couche de valence. Les électrons trouvés dans les couches avec des nombres quantiques principaux plus petits sont appelés électrons de la couche interne.
Importance
Tous les électrons ont une charge négative et se repoussent donc. Les électrons de la couche interne repoussent les électrons de valence et les protègent ainsi dans une certaine mesure de l'attraction qu'ils subissent vers le noyau chargé positivement. L'attraction subie par un électron de valence est parfois appelée charge nucléaire effective, par opposition à la charge nucléaire réelle. C'est pourquoi les éléments à l'extrême gauche du tableau périodique sont en général plus susceptibles de donner des électrons, tandis que les éléments à l'extrême droite sont en général plus susceptibles de les prendre.