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Nombre maximum d'électrons par sous-couche

La question est à présent "combien d'électrons va-t-on placer dans chaque orbitale et donc dans chacune des couches"? C'est le principe de Pauli qui répond à cette question. Le principe de Pauli stipule que dans un atome, il ne peut y avoir plus d'un électron décrit par la même combinaison des 4 nombres quantiques. Comme une orbitale est décrite par une combinaison particulière des trois premiers nombres quantiques (n, l et ml), chaque orbitale ne peut accueillir que 2 électrons (l'un de ms = + 1/2 et l'autre de ms = - 1/2). Ainsi la couche K (n = 1), pour laquelle il n'y a qu'une combinaison possible de n, l et ml (c'est-à-dire une orbitale), peut accueillir un maximum de 2 électrons. Par contre la couche L (n = 2) pour laquelle il y a les combinaisons suivantes,

n = 2, l = 0 et ml = 0

n = 2, l = 1 et ml = -1

n = 2, l = 1 et ml = 0

n = 2, l = 1 et ml = 1

c'est-à-dire qui contient 4 orbitales, pourra contenir au maximum 8 électrons. Ceci est repris dans le tableau ci-dessous pour les 3 premières couches.

Le nombre maximum d'électrons que peut contenir une couche électronique donnée vaut 2 n2.