Bonjour à tous, aujourd'hui dans Vidéo Physique, nous allons nous intéresser à la règle de Kleschkowski. Alors la règle de Kleschkowski, dans un premier temps, à quoi elle sert ? Eh bien elle sert à nous donner l'ordre de remplissage des orbitales atomiques.
Dans un second temps, en quoi consiste-t-elle la règle de Kleschkowski ? Eh bien, on peut l'énoncer comme il suit. On remplit d'abord les orbitales à n plus l croissant. Et si jamais il y a égalité dans les n plus l, alors on remplit d'abord la couche de plus petit n. Alors, ça nécessite quelques explications, c'est pas toujours très clair quand on l'énonce comme ça.
Donc déjà, n plus l, donc n et l ce sont des nombres quantiques, donc vous savez que chaque orbitale est caractérisée par un triplet de nombres quantiques, donc n, l et n, et ici c'est uniquement le nombre n et le nombre l qui nous intéresse. Donc lorsqu'on fait leur somme, en fait on va choisir les orbitales avec les sommes n plus l, les plus petites, ce seront donc les orbitales qui seront remplies en premier. Et puis lorsqu'on aura des cas d'égalité, on remplira en premier les orbitales de plus petit n.
Bon, alors parfois c'est toujours pas très clair, même après explication, donc pour ça on a un diagramme. Alors c'est le diagramme de Kleschkowski, et lui en général... il vous permet de bien comprendre la situation.
Alors, diagramme de Kleschkowski, je vais vous le faire ici. Alors, au niveau des lignes, on va placer les nombres quantiques principaux, donc celui qui définit l'énergie en fait, donc n égale 1, n égale 2, n égale 3, n égale 4, et je vais aller jusqu'à 5. Et puis en colonne, on va placer le nombre quantique secondaire, Donc L égale 0, L égale 1, L égale 2 et L égale 3. Et maintenant je vais remplir ce tableau, en fait ce diagramme, avec les orbitales correspondantes. Donc ici N égale 1, L égale 0, donc dans toute la colonne L égale 0, on aura les orbitales de type S. Donc là j'aurai la 1S, la 2S, la 3S, 4S.
et la 5s. Lorsque L égale 1, on a les orbitales de type P. Alors attention, les orbitales de type P commencent seulement pour n égale 2 puisque le nombre quantique azimutale doit être strictement inférieur à n. Donc ici on a la 2p, la 3p, 4p, 5p, voilà. Lorsque L égale 2, on a les orbitales de type D qui arrivent au niveau d'énergie n égale 3, donc 3d.
4D, 5D, et puis je peux aller jusqu'à L égale 3 avec les orbitales de type F. Donc ici on aura la 4F et la 5F. Alors comment on utilise le diagramme de Kleskowski ?
Eh bien on va regarder les orbitales en fait suivant les diagonales. Suivant la diagonale qui part du haut à droite vers le bas à gauche. Alors on remplit d'abord la 1S. Deuxième diagonale, j'arrive ici sur la 2S. Ensuite, la 2P, la 3S.
Je reviens, quatrième diagonale, la 3P, la 4S, la 3D, la 4P, la 5S, etc. Alors, je vais vous expliquer un petit peu. Donc, on revient à N plus L croissant.
Donc, c'est ça la règle d'or au niveau de la règle de Kleszkowski. Donc, quelle couche on va rentrer ? remplir en premier, c'est celle de n plus l le plus petit, et donc n plus l le plus petit, c'est l'orbitale de type 1s ici, puisque n égale 1, l égale 0, donc la somme des deux fait 1. Donc je remplis en premier la 1s.
Ensuite, n égale 2, l égale 0, c'est la plus petite somme entre n et l que je peux faire ensuite, donc je remplis ensuite la 2s. Après, c'est là où la deuxième règle entre en jeu, il y a l'orbitale. 3s et l'orbital 2p. Et bien en fait ici vous voyez que le diagramme de Kleschkowski nous dit que c'est d'abord la 2p qui est remplie et après la 3s. Pourquoi ?
Et bien pour la 3s on a n égale 3, l égale 0, donc on a 3 pour la somme des deux nombres quantiques. Et pour la 2p on a n égale 2, l égale 1, donc on a également n plus l égale 3 pour la somme. Alors laquelle on va privilégier ? Laquelle va être remplie ? En premier, c'est celle qui a le plus petit n, donc c'est la couche 2p.
Voilà pourquoi... on remplit après la 2S la 2P, puis la 3S, je continue sur la diagonale, et ensuite, hop, je saute et je reviens ici, donc la 3P, la 4S, etc., etc. Une fois qu'on arrive là sur la colonne des S, eh bien on repart à la diagonale, donc après la 4S vient la 3D, puis la 4P, puis la 5S, puis la 4D.
puis la 5P, alors attention, après la 5P, je ne l'ai pas représentée ici, mais je devrais noter la 6S ici, pour terminer la diagonale, etc. Donc juste, je refais un tout petit point au niveau de ces deux orbitales ici, la 4S et la 3D. Alors pour la 4S, on a N plus L qui vaut 4 plus 0, et pour la 3D, on a également N plus L qui vaut 3. plus 2. Alors, c'est un mauvais exemple.
Non, c'est un mauvais exemple, pardon, c'était la 3D et la 4P qu'il fallait prendre. Hop, voilà. Puisque là, la 4S, on est à 4, donc 4, c'est inférieur à 5, donc c'est normal qu'elle soit remplie avant la 3D.
Par contre, entre la 3D et la 4P, on pourrait hésiter, pourquoi ? Parce que la 4P, eh bien, on a 4 pour N, 1 pour P, donc on a 5. 5 et 5, on a n plus l qui sont égaux pour la 3D et la 4S, donc on choisit celle qui a le plus petit nombre quantique principal n, c'est-à-dire la 3D. Voilà, j'espère que la règle de Kleschkowski est un peu plus claire maintenant pour vous.