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Configuration électronique et position de l'élément dans le tableau périodique

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Objectifs

Interpréter la configuration électronique d’un atome en termes de couches et de sous-couches.
Déterminer la position de l’élément (ligne et colonne, blocs) dans le tableau périodique, à partir de la configuration électronique de l’atome à l’état fondamental.

Points clés

Lorsqu’un atome se trouve dans son état fondamental, ses électrons se répartissent en couches (numérotées 1, 2, 3, etc.) autour du noyau. Chaque couche est constituée de sous-couches, notées s, p, d, etc.
Les sous-couches s et p contiennent respectivement 2 et 6 électrons au maximum.
La configuration électronique d’un atome dans son état fondamental indique la répartition des électrons dans les couches et les sous-couches.
Le numéro de la dernière couche qui contient des électrons indique le numéro de la ligne, appelée période, dans laquelle se trouve d’atome.
Le nombre d’électrons de la dernière couche indique le numéro de la colonne du tableau simplifié, auquel on ajoute 10 pour avoir le numéro de la colonne dans le tableau complet.

Pour bien comprendre

L’écriture conventionnelle d’un noyau (nombres Z et A)

1. Le tableau périodique simplifié

Le tableau périodique répertorie les 118 atomes existants.

En seconde, on étudie les 18 premiers atomes (entourés en rouge dans le tableau ci-dessous), que l’on présente dans le tableau périodique simplifié.

Tableau périodique complet

Tableau périodique simplifié

2. Le cortège électronique de l'atome

Lorsqu’un atome n’a subi aucune modification de son nuage électronique, on dit qu’il est dans son état fondamental.

Lorsqu’il se trouve dans son état fondamental, les électrons d’un atome se répartissent en couches (numérotées 1, 2, 3, etc.) autour du noyau.

Chaque couche est constituée de sous-couches, notées s, p, d, etc.
La sous-couche s peut contenir 2 électrons au maximum.
La sous-couche p peut contenir 6 électrons au maximum.

La configuration électronique d’un atome dans son état fondamental indique la répartition des électrons dans les couches et les sous-couches.

Voici la méthode pour établir la configuration électronique d’un atome dans son état fondamental.

Méthode

On remplit la sous-couche s de la couche 1.
On remplit ensuite, dans l’ordre, les sous-couches s et p de la couche 2.
On remplit ensuite, dans l’ordre, les sous-couches s et p de la couche 3.
On indique en exposant le nombre d’électrons dans la sous-couche.

Le remplissage des couches et sous-couches se fait en suivant le parcours fléché ci-dessous.

Exemple
La configuration de l’atome de soufre (Z = 16) est : 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴
La somme des exposants correspond bien au nombre d’électrons de l’atome : 2 + 2 + 6 + 2 + 4 = 16

3. La position d'un élément dans le tableau périodique

a. Les blocs s et p

Le tableau périodique est partagé en un bloc s et un bloc p.

Dans le bloc s (respectivement p) figurent les atomes dont la dernière sous-couche de la configuration électronique est s (respectivement p).

Exemple
La configuration électronique de l’atome de soufre (Z = 16) est : 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴.

Dans le tableau périodique, le soufre (S) se trouve donc dans le bloc p.

Les blocs s et p du tableau périodique simplifié

b. Positionner un atome dans le tableau

Principe

Le numéro de la dernière couche qui contient des électrons indique le numéro de la ligne, appelée période, dans laquelle se trouve l’atome.
Le nombre d’électrons de la dernière couche indique le numéro de la colonne du tableau simplifié.

À partir de la colonne 3, on ajoute 10 pour avoir le numéro de la colonne dans le tableau complet.

Les numéros de colonne du tableau périodique simplifié ou complet

Exemple
La configuration de l’atome de soufre (Z = 16) est : 1s²2s²2p⁶3s²3p⁴

Configuration électronique du soufre et place dans le tableau périodique

Remarque
L’hélium He est un cas particulier car il est isolé des autres éléments du bloc s et sa configuration électronique 1s² ne permet pas de dire qu’il se trouve dans la dernière colonne du tableau périodique (18^e ou 8^e du tableau simplifié).

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