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astronomie
 
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Magnétisme et aimantation

   Catégorie : matière et particules
Mise à jour 02 janvier 2015
  nuage électronique

Image : représentation d'un nuage électronique avec les différentes orbitales possibles de l'atome d'hydrogène en fonction de l'énergie et du moment cinétique de l'électron. Crédit image : GNU Free Documentation License.

   
  ordre magnétique ou couplage des moments magnétiques

Image : modélisation d'un matériau comme le fer, par un ensemble de dipôles magnétiques indépendants en présence ou non d'une énergie magnétique. Cette énergie magnétique tend à ordonner les dipôles en les alignant selon le champ magnétique appliqué. Par contre l'énergie d'agitation thermique favorise le désordre.
1 = absence de champ magnétique
2 = présence de champ magnétique faible
3 = présence de champ magnétique fort
Crédit image astronoo.com

   
  Couches et sous couches électroniques

Image : exemple de remplissage des cases quantiques associées aux différentes couches et sous-couches électroniques pour un atome de fer (Z=26).
Partisans du moindre effort, chaque électron commence par occuper les cases quantiques vides de plus basse énergie c'est-à-dire celles des couches de numéros n le plus petit (orbitales les plus proches du noyau, à gauche sur l'image). Puis se mettront deux par deux dans les cases de plus basse énergie car une case quantique ne peut contenir que deux électrons au maximum, de plus ces électrons doivent présenter des spins opposés pour pouvoir entrer dans la case.
Ensuite à l'intérieur d'une couche n, ils vont occuper les sous-couches dans l'ordre des énergies les plus faibles soit s, p, d, f... et vont passer à la couche n suivante jusqu'à ce que tous les électrons occupent une place.
L'orientation des flèches rouges indique la valeur du nombre quantique de spin.
Sur l'image on observe une anomalie, la sous-couche 3d est incomplète alors que la case quantique de la couche 4s est déjà remplie. La couche 4s présente un niveau d'énergie moindre que la sous-couche 3d, c'est pour cela que les électrons remplissent les cases dans l'ordre  1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6.

Les terres rares sont un groupe de métaux aux propriétés voisines comprenant le scandium (Sc), l'yttrium (Y) et les quinze éléments de la série des lanthanides dans le tableau de Mendeleiev, Lanthane (La), Cérium (Ce), Praséodyme (Pr), Néodyme (Nd), Prométhéum (Pm), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) et Lutécium (Lu). Ces métaux sont paradoxalement, assez répandus sur Terre et ils sont malléables et ductiles. Les terres rares sont utilisées dans l’industrie électronique (écrans, disques durs) et dans les technologies vertes (éoliennes, voitures hybrides). La production mondiale est dominée à 97% par la Chine.
           
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