Qu'est-ce qu'un sous-shell?
Une sous-coque est une zone à l'intérieur de la couche d'électrons d'un atome qui contient un type d'orbitale à électrons. Chaque atome est constitué d'un noyau central d'un ou de plusieurs protons positifs et de zéro ou de plusieurs neutrons sans charge, entourés d'électrons. Les électrons d'un atome ne sont pas libres de voyager au hasard, mais sont, dans une certaine mesure, liés. Tout comme les livres sont organisés selon le format des chapitres, des pages et des lignes, les électrons d'un atome sont organisés en coquilles, sous-coquilles, orbitales. À moins que les électrons ne soient énergiquement excités, ils restent dans ces orbitales.
Les assignations aux désignations de coque et de sous-coque dépendent des caractéristiques de la mécanique quantique d'un électron lié. Il existe quatre nombres quantiques de ce type: "n", "l", "m" et "s". Ce sont le nombre quantique primaire lié à l'énergie (n) - associé au modèle de Bohr de l'atome, au nombre quantique de moment angulaire (l), au vecteur composant de moment cinétique (m) et au nombre quantique de spin. La valeur n définit le shell et doit être un nombre entier non inférieur à un. Si le nombre quantique primaire n = 1, le numéro de shell est 1, également appelé shell K; si n = 2, le numéro de coque est 2, la coque L; si n = 3, la coquille M; n = 4, la coquille N; n = 5, la coquille O; etc.
Contournant, momentanément, la description du prochain niveau d'ordre - les sous-coques - les orbitales électroniques dépendent de la valeur et du moment angulaire de l'électron. Les valeurs du nombre quantique de moment cinétique, l, peuvent être zéro ou des nombres entiers supérieurs à zéro; si l = 0, l’orbite est une orbitale s; si l = 1, c'est un p-; si l = 2, a d-; l = 3, un f- et si l'orbitale a une valeur l = 4, l'orbitale est une orbitale g. C'est la valeur l qui détermine la probabilité qu'un électron se trouve dans une certaine région de l'espace, cette région possédant une forme définie. Une orbitale s est sphérique, alors qu'une orbitale p a deux sphères aplaties, les surfaces planes se faisant face. La forme de la D-orbitale peut avoir quatre orbes étroitement associées, ou deux au-dessus et au-dessous d'un anneau - des valeurs plus élevées de l conduisent à d'autres formes de probabilité orbitale.
Chaque coquille a un ou plusieurs sous-coquilles, chacune pouvant contenir des orbitales. Les lettres identifiant les sous-coques correspondent aux types orbitaux qu'elles contiennent: une sous-coque d contient des orbitales d, une sous-coque f, des orbitales f. Le nombre de composantes de moment angulaire possibles ou les valeurs m, multiplié par le nombre de valeurs s ou quantiques de spin possibles, déterminent le nombre maximal d'orbitales pouvant exister dans un sous-shell particulier. Les valeurs pour m peuvent être n'importe quel nombre entier compris entre -1 et +1, y compris 0, alors que s doit être +1/2 ou -1/2. Le calcul nous donne, dans le cas d’une sous-coque f (l = 3), sept valeurs m et deux valeurs s, ce qui donne un maximum de 7 × 2 = 14 orbitales possibles.
L'addition des orbitales de sous-coque nous donne le nombre d'orbitales possibles dans chaque type de coque. Dans un K-shell, il n'y a qu'un seul sous-shell, qui contient lui-même un maximum de deux orbitales. La couche L contient deux sous-couches, s- et p-, et chaque sous-coque contient jusqu'à 2 + 6 = 8 orbitales. Les trois sous-coquilles d'une coquille M, s-, p- et d-, peuvent contenir 2 + 6 + 10 = 18 orbitales, tandis que les sous-coquilles s, p, d et f d'une coquille N peuvent en contenir jusqu'à 2 + 6 + 10 + 14 = 32 orbitales. Les coquilles G incluent les sous-coquilles s, p, d, f et g et peuvent contenir jusqu'à 2 + 6 + 10 + 14 + 18 = 50 orbitales.