Qu'est-ce que la configuration électronique?
La configuration électronique fait généralement référence à la disposition des électrons autour du noyau d'un atome dans son état fondamental, l'état dans lequel tous les électrons de l'atome existent au niveau d'énergie le plus bas possible. Les différents niveaux d'énergie occupés par les électrons sont souvent qualifiés de coquilles entourant le noyau de l'atome. Chaque coquille est désignée par un nombre entier, en commençant par 1. Plus le numéro de la coquille est élevé, plus il est éloigné du noyau de l'atome. Les électrons de chaque couche existent dans des régions appelées orbitales ou sous-couches désignées par s, p, d et f.
Chaque couche électronique ne peut être occupée que par 2n 2 électrons, "n" correspondant au numéro de la couche. La première couche, la plus proche du noyau, ne contiendra donc que deux électrons, la deuxième huit, la troisième 18, et ainsi de suite. Dans une coquille, chaque orbitale ne peut être occupée que par deux électrons.
Chaque coquille contient le même type d’orbite que l’ancienne coquille et un nouveau type d’orbite. La première coquille contient seulement une orbitale s, mais la deuxième coquille contient une orbitale s et trois orbitales p; chacune de ces orbitales p pouvant contenir deux électrons, les orbitales p combinés dans une coque peuvent contenir jusqu'à six électrons. La troisième coquille a une orbitale s, trois orbitales p et cinq orbitales d. Les sept orbitales p se trouvent d’abord dans la quatrième coquille, qui contient également une orbitale s, trois orbitales p et cinq orbitales d. Les orbitales au-delà des orbitales existent mais sont rarement discutées.
Un tableau de configuration électronique montre l'ordre dans lequel les orbitales à l'intérieur des coques sont remplies. Par exemple, la configuration électronique pour l'élément sodium est 1s 2 2s 2 2p 6 3s 1 , ce qui signifie que les 11 électrons du sodium se trouvent dans les première, deuxième et troisième couches d'électrons. Les orbitales s de la première et de la deuxième coque contiennent chacune deux électrons, et l'orbitale p de la deuxième a six électrons. L’orbitale s de la troisième couche ne contient qu’un électron; ses trois orbitales p et ses cinq orbitales sont inoccupées.
Lors de l’écriture de la notation de configuration électronique, l’indice supérieur de la lettre indiquant un type d’orbite ne peut jamais être supérieur au nombre maximum d’électrons pouvant occuper ce type d’orbite. Les indices supérieurs pour s, p, d et f ne seront jamais supérieurs à 2, 6, 10 et 14, respectivement.
Les coquilles et les orbitales à plus basse énergie sont remplies avant celles à plus haut niveau d'énergie. Cela ne signifie toutefois pas qu'une coquille sera complètement remplie avant que les électrons ne commencent à occuper la coquille suivante. Un tableau de configuration indique que l’orbite 4S sera occupée avant les orbitales 3D. Cela se produit car, à mesure que le nombre d'électrons augmente, les électrons interagissent les uns avec les autres et créent des conditions dans lesquelles l'orbite la plus haute est l'état d'énergie le plus bas à occuper par l'électron suivant.
Comprendre la configuration électronique est particulièrement important pour l’étude de la chimie. En effet, les réactions chimiques se produisent généralement dans les électrons de la valence ou de la couche externe. La configuration électronique de la couche de valence fournit des informations importantes sur la manière dont chaque élément réagit avec les autres.