Calcul de l'énergie des orbitales
Durée : 8 mn
Note maximale : 4
Question
On considère l'atome de lithium Li et ses cations\(\textrm{Li}^{+}\)et\(\textrm{Li}^{++}\).
Calculer en unité atomique les énergies des orbitales occupées dans ces espèces.
Données : constantes d'écran totales des orbitales
\(1\textrm{s(Li})\) | \(2\textrm{s(Li})\) | \(1\textrm{s(Li}^{+})\) | |
Constante d'écran | 0,31 | 1,7 | 0,31 |
Solution
Le numéro atomique du lithium est Z = 3.
L'atome neutre possède 3 électrons. Sa configuration dans l'état fondamental est : \(1\textrm{s}^{2}~2\textrm{s}^{1}\).
L'énergie de l'orbitale 2s est :
\(\epsilon_{2s}(\textrm{Li}) = - \frac{(3 - \mathrm{1,7})^{2}}{2~\times~2^{2}}= -\mathrm{0,21125}~\textrm{u.a.}\)
L'énergie de l'orbitale 1s est :
\(\epsilon_{1s}(\textrm{Li}) = - \frac{(3 - \mathrm{0,31})^{2}}{2~\times~1^{2}}= -\mathrm{3,61805}~\textrm{u.a.}\)
Le cation\(\textrm{Li}^{+}\)possède 2 électrons.
Sa configuration dans l'état fondamental est :\(1\textrm{s}^{2}\).
L'énergie de l'orbitale 1s est aussi :
\(\epsilon_{1s}(\textrm{Li}^{+}) = - \frac{(3 - \mathrm{0,31})^{2}}{2~\times~1^{2}}= -\mathrm{3,61805}~\textrm{u.a.}\)
Le cation\(\textrm{Li}^{++}\)ne possède qu'un seul électron. C'est un ion hydrogénoïde.
Sa configuration dans l'état fondamental est :\(1\textrm{s}^{1}\).
Il n'y a pas d'écran et l'énergie de l'orbitale 1s est :
\(\epsilon_{1s}(\textrm{Li}^{++}) = - \frac{3 ^{2}}{2~\times~1^{2}}= -\mathrm{4,5}~\textrm{u.a.}\)
Rappel : constantes d'écran des orbitales
\(1\textrm{s(Li})\) | \(2\textrm{s(Li})\) | \(1\textrm{s(Li}^{+})\) | |
Constante d'écran | 0,31 | 1,7 | 0,31 |