Cours électricité

Apprendre l'électricité

 

 

L'électron libre ou électron de valence

Maintenir l'équilibre électrique

Chaque élément de base a un certain nombre d'électrons et de protons, qui distingue chaque élément de tous les autres éléments de base.

Dans la plupart des éléments, le nombre d'électrons est égal au nombre de protons. Cela maintient un équilibre électrique dans la structure des atomes, depuis protons et d'électrons sont égales, mais opposées champs électrostatiques.

On voit ici un atome de cuivre, qui est beaucoup plus complexe que ce soit un atome d'hydrogène ou d'hélium.

L'atome de cuivre possède 29 protons dans son noyau avec 29 électrons en orbite autour du noyau. Notez que dans l'atome de cuivre, les électrons sont disposées en plusieurs couches appelées coquilles. Ceci est de représenter graphiquement que les électrons sont à différents niveaux d'énergie dans l'atome (voir notre article sur les couches électroniques). L'énergie d'un électron est limitée à quelques niveaux d'énergie en particulier.

l'électron libreL’énergie d’ionisation est l’énergie requise pour arracher un électron de valence d’un atome ou d’un ion. L’énergie d’ionisation indique à quel point un atome en particulier retient ses électrons de valence. Lorsque l’énergie d’ionisation est élevée, l’atome retient fortement ses électrons de valence. Au contraire, lorsque l’énergie d’ionisation est faible, l’atome perd facilement ses électrons de valence. D’ailleurs, l’énergie de première ionisation, I1, est l’énergie nécessaire pour extraire l’électron le moins fortement retenu au noyau. À remarquer que la valeur de I1 est beaucoup plus petite que la valeur de I2 (énergie de deuxième ionisation) et ainsi de suite.

Plus l’électron est loin du noyau, plus il est facile de l’extraire. Au contraire, plus l’électron est proche du noyau, plus il faut de l’énergie pour l’extraire. D’ailleurs, les électrons internes possèdent une énergie d’ionisation de beaucoup supérieure à celle des électrons de valence. Le tableau suivant démontre bien ce concept.

L'énergie est dit être quantifiées, ce qui signifie qu'il ne peut pas varier de manière continue sur une plage, mais est plutôt limité à certaines valeurs. Ces niveaux d'énergie ou de coquilles suivent un schéma très prévisible. Le plus proche enveloppe le noyau peut avoir jusqu'à 2 électrons. Le deuxième enveloppe à partir du noyau peut avoir jusqu'à 8 électrons. Le troisième enveloppe peut avoir jusqu'à 18 électrons. Le quatrième enveloppe peut avoir jusqu'à 32 électrons, et ainsi de suite. Les atomes peuvent avoir de très nombreux électrons, mais ils n'ont pas à avoir ce nombre d'électrons dans chaque coquille. La plus grande distance entre les électrons dans les couches extérieures et les protons dans le noyau signifie que les électrons coque extérieure moins d'expérience d'une force d'attraction du noyau que ne l'électron dans les coquilles intérieure.

Dans la prochaine sous-unité, vous apprendrez au sujet de la coquille de l'extérieur d'un atome appelé la couche de valence.

La couche de valence (ou couche périphérique) d'un atome est sa dernière couche électronique partiellement ou totalement remplie. Elle est caractérisée par le nombre quantique principal le plus élevé.

Ce sont les électrons de la couche de valence, appelés électrons de valence ou électrons libres, qui interviennent dans les liaisons chimiques.

La configuration électronique d'un élément est donnée habituellement de façon condensée en ne faisant apparaître de façon explicite que les électrons dans la couche de valence. Les électrons de cœur, qui appartiennent aux couches pleines de nombre quantique principal inférieur, sont représentés par la configuration du gaz rare correspondant.

Pour en savoir plus sur l'électron libre, suivez des cours d'électricité.