CHIMIE

E
E n
E n
l’absorption d’un
photon d’énergie
E n – E n s’accompagne
de l’excitation
de l’atome
Doc. 7 Absorption d’un photon.
Les niveaux d’énergie de l’atome d’hydrogène ont pour
valeur en eV : E n = –13,6 / n 2 .
Quelle est la longueur d’onde de la radiation émise
lors de la désexcitation du niveau E 4 vers le niveau E 2 ?
À quel domaine appartient cette radiation ?
Données : h =6,626 . 10 –34 J.s ;
c =3,00 . 10 8 m.s –1 ; 1,00 eV =1,60 . 10 –19 J.
Lors de la désexcitation du niveau E 4 vers le niveau E 2,
un photon d’énergie = E 4 – E 2 est émis.
Or : = h . =
énergie
3p
3s
2p
2s
1s
Doc. 8 L’ordre des énergies des cinq
premières sous-couches est le même
pour tous les atomes polyélectroniques.
n 1 2 3 4
couche K L M N
h . c
Doc. 9 Notation des couches électroniques.
Ces notations sont
valables pour tous les atomes, y compris
l’atome d’hydrogène.
Classification périodique des éléments
Or = h . =
h . c
,la longueur d’onde de la radiation émise vaut donc :
=
COURS
Réciproquement, un photon de cette énergie peut être absorbé par un atome d’hydrogène
dont l’énergie électronique est égale à E n’. Son unique électron qui occupait
initialement le niveau E n’ effectue alors une transition vers le niveau E n (doc. 7).
2.3.2. Cas des autres atomes : atomes polyélectroniques
Pour les atomes polyélectroniques, c’est-à-dire possèdant plus d’un électron, les
niveaux d’énergie dépendent de n et de . (doc. 8).
On retrouve la notion de couche électronique utilisée dans l’enseignement secondaire.
Une couche est définie par le nombre quantique principal n et elle est désignée
par une lettre majuscule K, L, M, N, (doc. 9).
Le terme de sous-couche désigne un niveau d’énergie (n, ).
Ainsi, la couche L correspondant à n =2est constituée des deux sous-couches 2s
et 2p. Chaque sous-couche comprend une ou plusieurs orbitales atomiques, une par
valeur de m possible.
Lorsqu’un électron d’énergie En, se désexcite vers le niveau En’, ’ , il y a émission
d’un photon d’énergie :
= En, – En’, ’
Avec = h . =
h . c
,la longueur d’onde de la radiation émise vaut :
=
h . c
En – E n’
APPLICATION 1
Longueur d’onde d’une radiation
La longueur d’onde de la radiation associée à ce photon
s’en déduit :
Soit numériquement :
=
6,626 .10
=
–34 3,00 .108
1,60 . 10 –19 – 13
,6 +
42
13
,6
22
=4,87.10 –7 m=487 nm
La radiation correspondante appartient à la lumière
visible (400 à 800 nm). Elle est de couleur bleue.
h.c
E n, – E n’, ’
h.c
E4 – E 2
1
Pour s’entraîner : ex. 1, 4 et 5
© Hachette Livre – H Prépa / Chimie, 1 re année, PCSI –La photocopie non autorisée est un délit
9