L' énergie exprimée par un électron dans le modèle de bandes d'une substance est appelée niveaux d'énergie. Ces niveaux (aussi appelés couches électroniques) correspondent à des distances fixes du noyau de l'atome où les électrons peuvent se trouver. Les électrons sont de minuscules particules chargées négativement qui gravitent autour du noyau positif de l'atome. Les marches d'un escalier représentent les niveaux d'énergie. On peut se tenir sur une marche, mais pas entre deux. Il en va de même pour les protons. Ils peuvent occuper un niveau d'énergie ou l'autre, mais pas l'espace entre les deux.
Les électrons de niveau d'énergie I (également appelés électrons de niveau d'énergie K) possèdent la plus faible quantité d'énergie. Plus on s'éloigne du noyau, plus les électrons de niveaux d'énergie supérieurs possèdent d'énergie, cette énergie augmentant par paliers fixes. Si les électrons absorbent cette quantité d'énergie, ils peuvent passer d'un niveau d'énergie à l'autre. Lors de ce passage d'un niveau d'énergie supérieur à un niveau inférieur, les électrons émettent de l'énergie, souvent sous forme de lumière. Ceci explique les feux d'artifice illustrés ci-dessus. Lors de l'explosion des feux d'artifice, les électrons acquièrent de l'énergie et passent à des niveaux d'énergie supérieurs.
Lorsqu'ils retrouvent leur niveau d'énergie normal, l'énergie est libérée sous forme de lumière. Comme les atomes présentent des arrangements électroniques différents, ils émettent une lumière de couleurs différentes.
Que sont les niveaux d’énergie et l’orbitale ?
Les atomes d'hydrogène sont les plus petits atomes. Ils ne sont constitués que d'une seule particule. Cette particule unique possède le niveau d'énergie le plus bas. On trouve davantage d'électrons dans les noyaux plus gros. Les électrons sont toujours ajoutés en premier au niveau d'énergie le plus bas, jusqu'à ce que celui-ci soit saturé. Ils sont ensuite ajoutés au niveau d'énergie supérieur suivant, et ainsi de suite.
Combien d'électrons peuvent être contenus dans un niveau d'énergie donné ? Le niveau d'énergie I ne peut contenir que deux électrons, tandis que le niveau d'énergie II peut en contenir jusqu'à huit. Le nombre maximal d'électrons est déterminé par le nombre d'orbitales présentes à chaque niveau d'énergie. Une orbitale est une région de l'atome présentant la plus grande probabilité de contenir un électron. Certaines orbitales ont une forme sphérique (orbitales s), tandis que d'autres ressemblent à des poids (orbitales p) . Il existe également d'autres types d'orbitales.
Quelle est la particularité des niveaux les plus éloignés ?
Les électrons de la couche électronique externe d'un atome jouent un rôle crucial. Appelés électrons de valence , ils déterminent de nombreuses propriétés de l'atome. Un atome est le plus stable lorsqu'il possède le maximum d'électrons possible sur sa couche électronique externe. L'hélium, par exemple, possède deux électrons sur sa première couche électronique. Puisque cette couche ne peut contenir que deux électrons, la seule couche électronique de l'hélium est occupée. Par conséquent, l'hélium est un élément très stable. Autrement dit, ses atomes sont peu susceptibles de réagir avec ceux d'autres éléments.
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