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Les électrons d'une couche externe d'atomes, ses électrons de valence, jouent un rôle primordial dans la détermination de sa chimie. Néanmoins, si vous écrivez des configurations électroniques, vous devrez également prendre en compte les électrons de la couche interne. Les électrons de la coquille intérieure sont tous les électrons qui ne se trouvent pas dans la coquille la plus externe. Ils protègent les électrons de valence du noyau, réduisant la charge nucléaire effective.
Nombres quantiques
Les électrons peuvent être décrits plus précisément comme des ondes stationnaires. Un peu comme les ondes stationnaires sur une chaîne ne peuvent avoir que des fréquences qui sont des multiples de la fréquence fondamentale, ou des harmoniques, la "vague" électronique ne peut avoir que certaines énergies. En physique classique, vous pouvez décrire un objet en décrivant son emplacement et sa vitesse, mais en mécanique quantique, vous ne pouvez jamais savoir avec certitude où sera l’électron; vous pouvez seulement savoir où il est susceptible d'être trouvé. Par conséquent, les électrons sont décrits à la place en utilisant quatre nombres quantiques.
Orbitales
Il y a quatre nombres quantiques. Le premier, le nombre quantique principal (n), indique la taille de l’orbite. Le nombre quantique angulaire (l) indique la forme de l’orbite, tandis que le nombre quantique magnétique (m) indique son orientation dans l’espace. Enfin, le quatrième nombre quantique est appelé spin et peut avoir une valeur de +1/2 ou une valeur de -1/2. Vous avez besoin des trois premiers nombres quantiques pour décrire une orbitale donnée, mais vous avez besoin des quatre pour décrire un électron, car deux électrons au maximum peuvent occuper une orbitale donnée.
Coquilles
Toutes les orbitales qui partagent le même nombre quantique principal appartiennent à la même coquille, quelles que soient leurs valeurs pour les trois autres nombres quantiques. Etant donné qu'un maximum de deux électrons peuvent occuper une orbitale donnée et que chaque coquille ne comporte qu'un nombre défini d'orbitales, chaque coquille dispose d'un nombre maximum d'électrons qu'elle peut accueillir. La coquille la plus externe occupée dans un atome est sa coquille de valence. Les électrons trouvés dans des couches avec des nombres quantiques principaux plus petits sont appelés électrons de la couche interne.
Importance
Tous les électrons ont une charge négative et se repoussent donc les uns les autres. Les électrons de la coquille intérieure repoussent les électrons de valence et les protègent ainsi dans une certaine mesure de l'attraction qu'ils éprouvent envers le noyau chargé positivement. La traction subie par un électron de valence est parfois appelée charge nucléaire effective, par opposition à la charge nucléaire réelle. C'est pourquoi les éléments à l'extrême gauche du tableau périodique sont généralement plus susceptibles de céder des électrons, tandis que les éléments situés à l'extrême droite sont généralement plus susceptibles de les prendre.