Meilleure réponse
Jessaie de répondre à la première partie sans passer à leffet relativiste. Lénergie de lélectron est quantifiée. Par conséquent, quand il absorbe des quanta dénergie particuliers, il saute au niveau supérieur qui correspond à la nouvelle quantité dénergie dans lélectron qui ressemble à quelque chose comme ça. Il revient à son état fondamental lorsquil perd de lénergie sous forme de rayonnement.
Leffet relativiste se produit lorsque la vitesse de lélectron atteint presque celle de la vitesse de la lumière. En orbite sur un trajet elliptique, lélectron se rapproche du noyau. Pour éviter de tomber, il accélère jusquà presque la vitesse de la lumière. Or, en tant que théorie de la relativité, lélectron prend de la masse pour ne pas violer la limite de vitesse cosmique. En raison du changement de moment angulaire, son axe principal se déplace et lorbite ressemble à quelque chose comme ça.
Ce changement dénergie peut être tracée dans la structure fine des spectres atomiques. Cest ce quon appelle la précession de lélectron. Dautres effets relativistes sont létat liquide du mercure à température ambiante et la couleur dorée de lor et du césium. Leffet relativiste contrôle également le nombre déléments. Au fur et à mesure que le nombre de protons augmente, son attraction pour lélectron 1s augmente donc lélectron 1s doit se déplacer à grande vitesse pour éviter de tomber. Selon la théorie de la relativité, cette vitesse ne peut pas dépasser la vitesse de la lumière, donc le nombre maximum de protons , un élément peut posséder, est 137.
Edit: «Je me rends compte quen raison de la limite de caractères dans la question a provoqué une certaine imprécision et une différence question entièrement. Dans les Lanthanides, il y a des électrons dans lorbitale 6d au lieu de la 4f. Mon professeur de chimie a dit que cétait à cause de leffet relativiste. Pouvez-vous expliquer cela? »
Dans les Lanthanides, il y a une orbitale 5d, pas 6d et dans Lanthanum, il ny a pas dorbitale 4f. 5d = 5 + 2 = 7 et 4f = 4 + 3 = 7, 4f a un nombre quantique de principe inférieur à (4 ), 4f doit être rempli avant 5d. À mesure que la charge nucléaire augmente, il existe un ensemble complexe dinteractions entre les électrons et le noyau ainsi quentre les électrons eux-mêmes. Cest ce qui produit finalement une configuration électronique. La configuration électronique varie donc à mesure que le numéro atomique augmente, ce qui viole la règle de Madelung / aufbau. Au numéro atomique supérieur, la configuration électronique dépend de la stabilité finale de latome qui dépend de la charge nucléaire effective sur les électrons. Pour La (numéro atomique 57), 5d est plus stable que 4f. Il entre donc 5d avant 4f.
Les électrons 6s se déplacent à une vitesse proche de celle de la lumière, tout en pénétrant les électrons de blindage près du noyau, donnant lieu à un effet relativiste. Cela augmente son élan qui diminue sa longueur donde et se contracte ainsi 6s de plus de 5d. Cet effet relativiste, associé à un faible blindage de 4f, donne lieu à une contraction de lanthanide, je pense que cest ce à quoi votre professeur faisait référence.
P.S. Leffet similaire que vous trouverez dans les éléments d-block. Les électrons entrent dabord en 4s puis en 3d car il y a plus despace en 4s quen 3d, donc il y a moins de répulsion électron-électron. Mais une fois quils entrent en 3d, ils sont plus attirés par le noyau que par les électrons 4s. Ainsi, lorsquils passent à létat doxydation, ils devraient perdre le dernier électron entré mais ils libèrent lélectron à partir de 4s, pas de 3D, violant ainsi la règle du dernier entré-dernier sorti . Tout est question de stabilité dun atome individuel. La règle n + l donne juste une approximation qui est correcte jusquau calcium, vérifiée par analyse spectrale. Cest donc la stabilité finale qui compte. Je ne suis pas expert dans ce domaine. Une opinion avisée est requise.
Réponse
Les électrons dans les atomes existent dans des états dénergie spécifiques. Au-dessus des états fondamentaux, il y a dautres niveaux dénergie dans lesquels lélectron peut se trouver, et si un photon de lénergie appropriée est absorbé par latome, alors lélectron peut changer détat et sera alors dans le plus élevé, qui est généralement très court. -vécu sans assistance inhabituelle, et lélectron retombe à létat fondamental, soit directement, soit par un état intermédiaire, et à chaque transition il émet une photo de lénergie correspondant à la différence dénergie. Cela na rien à voir avec la relativité, même si cest ce qui a poussé la mécanique quantique à ses débuts. Ces transitions et les photons qui les accompagnent donnent naissance à des spectres caractéristiques.
La confusion ici pourrait être quavec certaines transitions, telles que le spectre dun élément tel que lor ne sont pas tout à fait ce que les gens attendent, et les chimistes informatiques affirment que la couleur de lor est due à un effet relativiste, où les électrons internes vont si vite quils ont une vitesse nominale qui est une fraction significative de c, la vitesse de la lumière. (Notez que lélectron na PAS de trajectoire au sens classique; cette «vitesse» est juste ce quil faudrait pour avoir une énergie cinétique en accord avec le théorème virial.) Largument est, si vous extrapolez le so- appelé terme de dépistage pour le cuivre et largent, alors lor est en voie de disparition. À mon avis, cest faux – extrapoler à partir de deux points est faux, et jai publié un article qui montre pourquoi cest faux. Cela ne correspond pas à votre intérêt pour le moment. À mon avis, vous devriez y revenir lorsque vous avez plus de physique à votre actif, et à votre niveau actuel, acceptez que le spectre des éléments est simplement dû aux transitions dénergie entre les états stationnaires qui sont déterminés par la mécanique quantique, et en particulier le Équation de Schrödinger. Les énergies sont beaucoup trop faibles en général pour que la relativité soit importante.