On m’a dis en cours qu’une orbitale $d$ est très stable si elle contient 5 ou 10 électrons. Mais d’où vient cette règle ? Un assistant m’a dit "c’est comme ça, tu peux le savoir qu’en résolvant Schrodinger".
Par exemple, le Mn2+ possède apparemment 5 électrons dans son orbitale $d$ (3d) mais possède sa $4s$ vide alors qu’elle est censée être plus basse en énergie.
On m’a dis en cours qu’une orbitale $d$ est très stable si elle contient 5 ou 10 électrons. Mais d’où vient cette règle ? Un assistant m’a dit "c’est comme ça, tu peux le savoir qu’en résolvant Schrodinger".
En fait, ce serait même plutôt Dirac que Schrödinger, mais c’est du détail. Par contre, ce qui a derrière n’en a absolument pas et pourrait être résumé par "plus l’atome est lourd, plus c’est le bazar". Tout ça parce que la vitesse de l’électron n’est absolument pas une constante comme le laisse croire la mécanique quantique "non-relativiste" (et sur laquelle est basée un certains nombre de règles, notamment celle de Klechkowski que tu connais probablement sous un autre nom, mais qui te fais dire que logiquement, la 4s devrait arriver avant la 3d). Bref, l’ordre des orbitales n’est absolument plus respecté pour les atomes avec un nombre atomique important.
L’autre truc dont il faut se rendre compte, c’est que l’énergie d’un atome, ça peut s’exprimer comme l’énergie des électrons qui le composent (et autres, mais soit). Et qu’une des règles qui est associée à ça, c’est la règle d’exclusion de Pauli qui dit que deux électrons de même spins ne peuvent pas se trouver au même endroit de l’espace1. Une situation à 5 spins up (ou down, osef) est donc parfois préférable à une autre (mais ça dépend très fortement du métal considéré).
Ça, et le fait qu’il y a un terme d’échange dans le calcul, en fait. ↩
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