Les nombres quantiques

Le nombre quantique principal
C'est un entier positif n qui définit une couche électronique (couche K, n = 1 ; couche L, n = 2 ; etc...).
Il permet, par exemple, de calculer le nombre maximum d'électrons d'une couche par le calcul de 2n² .

Par exemple : n = 3 correspond à la troisième couche électronique M, qui contient au maximum : 2 . 3² = 18 électrons

Le nombre quantique azimutal
C'est un entier positif l qui définit le type de l'orbitale considérée (pour une orbitale de niveau n, il prend une valeur entière comprise
entre 0 < l < n – 1).

l = 0   orbitale s          l = 1   orbitale p          l = 2   orbitale d     (sont de symétrie différente)

Pour le niveau 3, il y a trois possibilités pour l : 0 = orbitale s ; 1 = orbitales p et 2 = orbitales d 
l = 0, 1 et 2 , il est bien compris entre      0  et     n - 1 = 3 - 1 = 2

Le nombre quantique magnétique
C'est un entier positif ou négatif m qui caractérise des orbitales localisées différemment dans l’espace (il est compris
entre - l < m < + l)

si   l = 0      alors     ± l = 0                   donc une seule valeur de m et un seul type d'orbitale s
si   l = 1      alors     ± l = -1, 0 et +1    donc trois valeurs de m et trois types d'orbitales p (p_x, p_y et p_z)
...

Le nombre quantique de spin
C'est un nombre s symbolisé par la fraction 1/2, il caractérise le moment angulaire de l'électron qui prend les valeurs + 1/2
ou - 1/2.
Deux électrons d’une même orbitale différent uniquement par ce nombre (Pauli).

En résumé :
Le nombre n définit la couche (le niveau ou la période), l le type d'orbitale (s, p, d ou f), m l'orbitale du niveau considéré et s
le spin.

Les trois nombres quantiques n, l et m définissent une orbitale donnée, qui ne peut contenir que deux électrons au
maximum (de spin s = + 1/2 ou - 1/2).

Les quatre nombres quantiques n, l, m et s définissent complètement un électron (premier à occuper l'orbitale s = +1/2),
dans une orbitale (l = type, m = orientation) et pour un niveau donné (n = 1 niveau K,  ...).

Atomistique et liaison chimique            Structure électronique de l'atome           Exercices          

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Pr Robert Valls                                                                                                                                                       robert.valls@univ-amu.fr