Quel est l'ordre des configurations électroniques pour 3D et 4S

L'ordre des configurations électroniques pour les orbitales 3d et 4s est un concept clé en chimie et en physique quantique. Il permet de comprendre la manière dont les électrons se répartissent dans les atomes et les ions. Dans cet article, nous allons explorer cet ordre en détail. Tout d'abord, il est important de comprendre que les électrons occupent des orbitales, qui sont des régions de l'espace où il est probable de les trouver. Les orbitales sont réparties en niveaux d'énergie, où les niveaux supérieurs ont des énergies plus élevées que les niveaux inférieurs. Le premier niveau d'énergie est appelé 1s, suivi du 2s puis du 2p. Ensuite, nous arrivons au niveau 3, où nous trouvons les orbitales 3s et 3p. Cependant, à ce stade, nous avons également les orbitales 3d. L'ordre d'énergie des orbitales 3d et 4s varie en fonction de l'élément chimique considéré. En général, les orbitales 4s ont une énergie inférieure à celle des orbitales 3d, mais il y a des exceptions. Pour comprendre cela, prenons l'exemple du chrome. Le chrome a un numéro atomique de 24, ce qui signifie qu'il a 24 électrons. L'ordre d'énergie des orbitales pour le chrome est 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p. Cela signifie que les électrons seront d'abord placés dans les orbitales 1s, puis dans les orbitales 2s, 2p, 3s et 3p. Au niveau de l'orbitale 3d, les électrons commencent par remplir les orbitales 3d de manière ordonnée. Cependant, lorsque nous arrivons à l'orbitale "3d5", une anomalie se produit. En effet, au lieu de remplir complètement l'orbitale 3d avant de passer à l'orbitale 4s, un électron de l'orbitale 4s "monte" dans l'orbitale 3d. Ainsi, au lieu d'avoir 3d5 4s2, nous trouvons 3d4 4s1. Cette anomalie est due au fait que la configuration 3d4 4s1 est plus stable énergétiquement que la configuration 3d5 4s1. C'est ce qu'on appelle le principe d'exclusion de Pauli, qui stipule que deux électrons dans une même orbitale doivent avoir des spins opposés pour minimiser leur répulsion électrostatique. Il est important de noter que cette anomalie se produit avec le chrome et d'autres éléments de transition, tels que le cuivre et le palladium. Pour d'autres éléments, l'ordre d'énergie des orbitales 3d et 4s est plus traditionnel, c'est-à-dire que les électrons remplissent d'abord complètement l'orbitale 3d avant de passer à l'orbitale 4s. En résumé, l'ordre des configurations électroniques pour les orbitales 3d et 4s dépend de l'élément chimique. En général, les orbitales 3d ont une énergie plus élevée que les orbitales 4s, mais il y a des exceptions. Par exemple, le chrome présente une anomalie où l'orbitale 4s est partiellement remplie avant que l'orbitale 3d ne soit complètement remplie. Cela est dû au principe d'exclusion de Pauli et à la stabilité énergétique des configurations électroniques.