Regle de Klechkowski


Regle de Klechkowski

Règle de Klechkowski

La règle de Klechkowski (aussi appelée règle de Madelung) est une méthode empirique qui décrit l'ordre de remplissage des électrons dans les orbitales d'un atome. Avec la règle de Hund et le principe d'exclusion de Pauli, elle constitue l'un des outils de bases permettant l'étude des orbitales atomiques dans le modèle de Bohr.

Sommaire

Règle de Klechkowski

Énoncé

Schéma illustrant l'ordre de remplissage des couches suivant le sens des flèches.

La règle de Klechkowski énonce que :

« Les orbitales sont remplies de sorte que n + l soit croissant ; »

n est le nombre quantique principal et l le nombre quantique secondaire. De plus,

« En cas d'égalité, la sous-couche ayant le plus petit n est remplie en premier. »

Il existe cependant de nombreuses exceptions, liées aux stabilités particulières des orbitales saturées, qui préfèreront ainsi se compléter, au détriment éventuel d'autres couches déjà remplies. Les exceptions principales sont :

  • le chrome (et les ions isoélectroniques du chrome, comme Fe2+ );
  • le cuivre ;
  • l'argent.

Pour ces atomes, et souvent pour des atomes proches susceptibles de former des ions isoélectroniques de ces atomes, on préfère écrire les configurations électroniques dans l'ordre réel des niveaux d'énergie, ce qui revient souvent à inverser les orbitales s et p de valence.

Représentation de la configuration électronique

Les orbitales sont représentées par leur nombre principal, n, et par une lettre représentant leur nombre secondaire l. Éventuellement, on note les orbitales dégénérées en indice. Enfin, le nombre d'électrons sur l'orbitale est noté en exposant. On utilise :

  • « s » pour l = 0 (de l'anglais : sharp) ;
  • « p » pour l = 1 (principal) ;
  • « d » pour l = 2 (diffuse) ;
  • « f » pour l = 3 (fondamental) ;
  • « g », « h »… (continuation de l'alphabet)

Par exemple, l'orbitale n = 5, l = 3 contenant 14 électrons est notée : 5f14. On peut écrire successivement toutes les orbitales d'un atome en partant de la première 1s¹, mais on préfère généralement partir d'un gaz rare. Pour le fer, on écrira indifféremment l'une des trois formules suivantes :

  • \left[\mathrm{Fe} \right] = 1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^6 4s^2 3d^6 ; (forme complète)
  • \left[\mathrm{Fe} \right] = \left[\mathrm{Ar} \right] 4s^2 3d^6 ; (forme abrégée rapportée à l'Argon)
  • \left[\mathrm{Fe} \right] = \left[\mathrm{Ar} \right] 3d^6 4s^2. (forme abrégée classée par énergie)

Diagramme de Klechkowski

Autre façon de représenter le diagramme : en partant de chaque ligne en haut à droite, en descendant vers la gauche et en suivant les colonnes de la gauche vers la droite, on obtient l'ordre de remplissage.

Le diagramme de Klechkowski est un moyen mnémotechnique, permettant de retrouver cette règle. On accède ainsi à l'ordre de remplissage des couches électroniques d'un élément chimique.

Sa construction est relativement simple :

  • Toutes les couches s sont mises en diagonale ;
  • Puis on rajoute les couches suivantes (p, d, f, etc.) sur la ligne.

La lecture se fait ensuite le long des colonnes. On trouve donc l'ordre de remplissage suivant :

1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s

Quelques exemples :

  • Pour l'atome d'oxygène (Z = 8, soit 8 électrons à placer) : 1s2 2s2 2p4 ;
  • Pour l'atome de cobalt (Z = 27, soit 27 électrons à placer) : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7.

Pour certains atomes, on préfère réarranger l'ordre des orbitales de sorte à ce qu'elles correspondent aux niveaux d'énergie croissant. Ainsi, la configuration du cobalt pourra aussi être décrite sous la forme :

1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2

Exceptions

Certains atomes ne respectent pas le principe de Klechkowski, notamment le cuivre, l'argent, l'or, le chrome, le molybdène ou encore le palladium. En effet, dans ces atomes, on observe une couche d demi ou remplie, et une couche s dégarnie, alors qu'elle devrait être complètement remplie. Un gain de stabilité des couches remplies et semi-remplie en est la cause.

Voir aussi

Sur les autres projets Wikimedia :

  • Portail de la physique Portail de la physique
  • Portail de la chimie Portail de la chimie
Ce document provient de « R%C3%A8gle de Klechkowski ».

Wikimedia Foundation. 2010.

Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Regle de Klechkowski de Wikipédia en français (auteurs)

Regardez d'autres dictionnaires:

  • Règle de klechkowski — La règle de Klechkowski (aussi appelée règle de Madelung) est une méthode empirique qui décrit l ordre de remplissage des électrons dans les orbitales d un atome. Avec la règle de Hund et le principe d exclusion de Pauli, elle constitue l un des… …   Wikipédia en Français

  • Règle de Klechkowski — La règle de Klechkowski, également appelée règle de Madelung (notamment chez les Anglo saxons), est une méthode empirique qui décrit l ordre de remplissage des électrons dans les sous couches d un atome. Avec la règle de Hund et le principe d… …   Wikipédia en Français

  • Klechkowski — Règle de Klechkowski La règle de Klechkowski (aussi appelée règle de Madelung) est une méthode empirique qui décrit l ordre de remplissage des électrons dans les orbitales d un atome. Avec la règle de Hund et le principe d exclusion de Pauli,… …   Wikipédia en Français

  • Règle de Klechkowsky — Règle de Klechkowski La règle de Klechkowski (aussi appelée règle de Madelung) est une méthode empirique qui décrit l ordre de remplissage des électrons dans les orbitales d un atome. Avec la règle de Hund et le principe d exclusion de Pauli,… …   Wikipédia en Français

  • Règle de Madelung — Règle de Klechkowski La règle de Klechkowski (aussi appelée règle de Madelung) est une méthode empirique qui décrit l ordre de remplissage des électrons dans les orbitales d un atome. Avec la règle de Hund et le principe d exclusion de Pauli,… …   Wikipédia en Français

  • Regle de l'octet — Règle de l octet Les liaisons chimiques dans le dioxyde de carbone (CO2) Tous les atomes sont entourés de 8 électrons comme prédit par la règle de l octet . CO2 est donc une molécule stable. La règle de l octet est une règle chimique simple qui… …   Wikipédia en Français

  • Règle de l'octet — Les liaisons chimiques dans le dioxyde de carbone (CO2) Tous les atomes sont entourés de 8 électrons comme prédit par la règle de l octet . CO2 est donc une molécule stable. La règle de l octet est une règle chimique simple qui énonce que les… …   Wikipédia en Français

  • Diagramme de Klechkowski — Règle de Klechkowski La règle de Klechkowski (aussi appelée règle de Madelung) est une méthode empirique qui décrit l ordre de remplissage des électrons dans les orbitales d un atome. Avec la règle de Hund et le principe d exclusion de Pauli,… …   Wikipédia en Français

  • Classification périodique — Tableau périodique des éléments Pour les articles homonymes, voir Tableau. Le tableau périodique des éléments, également appelé table de Mendeleïev, classification périodique des éléments (CPE) ou simplement tableau périodique, représente tous… …   Wikipédia en Français

  • Classification périodique des éléments — Tableau périodique des éléments Pour les articles homonymes, voir Tableau. Le tableau périodique des éléments, également appelé table de Mendeleïev, classification périodique des éléments (CPE) ou simplement tableau périodique, représente tous… …   Wikipédia en Français


Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.