Orbitale atomique

Définition

Une orbitale atomique fait référence à une équation mathématique qui décrit l'énergie et la probabilité de trouver des électrons dans une région spécifique de l'espace dans un atome. Ces orbitales sont classées par des lettres telles que s, p, d, f, g et h, et chaque orbitale peut contenir un maximum de deux électrons.

Structure des orbitales atomiques :

Structure schématique des orbitales atomiques s, p, d et f. Les orbitales atomiques décrivent la probabilité de trouver un électron donné d'un atome dans une région donnée de l'espace.

Explications

Les orbitales atomiques sont les fonctions monoélectron-monocentre nécessaires pour décrire la probabilité de trouver l'électron en un point donné de l'espace. Elles constituent donc les éléments de base de toute théorie pouvant être élaborée à l'intérieur du modèle orbital et, en particulier, elles doivent être la base de toutes les méthodes d'approximation basées sur le théorème de variation.

La combinaison des orbitales atomiques des atomes dans des molécules forme de nouvelles orbitales moléculaires. Les orbitales moléculaires résultent de l'addition ou de la soustraction d'orbitales atomiques pour donner une combinaison linéaire d'orbitales atomiques. Le nombre d'orbitales moléculaires est conservé.

Caractéristiques

Une orbitale atomique est une fonction mathématique qui décrit le comportement ondulatoire d'un électron ou d'une paire d'électrons dans un atome. Cette fonction peut être utilisée pour calculer la probabilité de trouver un électron d'un atome dans une région spécifique autour du noyau de l'atome. Le terme peut également faire référence à la région physique où l'électron peut être calculé, telle que définie par la forme mathématique particulière de l'orbitale.

Les orbitales atomiques sont généralement classées par des nombres quantiques n, l et m, qui correspondent respectivement à l'énergie de l'électron, à son moment angulaire et à une composante vectorielle du moment angulaire. Chaque orbitale est définie par un ensemble différent de nombres quantiques (n, l et m) et contient un maximum de deux électrons, chacun avec son propre nombre quantique de spin. Les noms simples orbitale-s, orbitale-p, orbitale-d et orbitale-f font référence aux orbitales avec un nombre quantique de moment angulaire l = 0, 1, 2 et 3 respectivement. Ces noms indiquent la forme orbitale et sont utilisés pour décrire les configurations électroniques. Elles sont dérivées des caractéristiques de leurs lignes spectroscopiques : nette, principale, diffuse et fondamentale, les autres étant nommées par ordre alphabétique (en omettant j).

Les orbitales atomiques sont les éléments de base du modèle des orbitales atomiques (également connu sous le nom de nuage électronique ou modèle de la mécanique ondulatoire), un cadre moderne pour visualiser le comportement microscopique des électrons dans la matière. Dans ce modèle, le nuage électronique d'un atome multiélectronique peut être considéré comme étant construit (en approximation) dans une configuration électronique qui est un produit d'orbitales atomiques plus simples de type hydrogène. La périodicité répétitive des blocs de 2, 6, 10 et 14 éléments dans les sections du tableau périodique découle naturellement du nombre total d'électrons qui occupent un ensemble complet d'orbitales atomiques s, p, d et f, respectivement.

Noms des orbitales

Le nom d'une orbitale atomique est généralement exprimé en termes de combinaison du nombre quantique principal (n) et du nombre quantique azimutal (l).

Les noms simples des orbitales atomiques et la valeur correspondante du nombre quantique azimutal sont :

• orbitale s : l = 0
• orbitale p : l = 1
• orbitale d : l = 2
• orbitale f : l = 3
• orbitale g : l = 4
• orbitale h : l = 5

On peut noter que les orbitales atomiques suivantes peuvent être nommées par ordre alphabétique, en omettant la lettre "j" (ce qui est fait parce que certaines langues ne font pas la distinction entre les lettres "j" et "i"). Par conséquent, lorsque l=6, le nom de l'orbitale atomique sera "i" et lorsque l=7, le nom de l'orbitale atomique sera "k".

On peut également noter que les noms des quatre premières orbitales (s, p, d et f) sont dérivés des descriptions initialement fournies par les spectroscopistes qui ont étudié les lignes spectroscopiques des métaux alcalins et les ont décrites comme "sharp (nettes)", "principales", "diffuses" et "fondamentales".

En rapport avec "orbitale atomique"

• atome

  

  Un atome est la plus petite partie d'une substance qui ne peut être décomposée chimiquement.

• électron

  

  L'électron (e-) est une particule élémentaire chargée négativement. Les électrons liés par un atome ou un ion forment sa couche d'électrons.

• orbite polaire

  

  L'orbite polaire désigne et positionne l'orbite qui passe juste au-dessus des deux pôles géographiques du globe.

• tableau périodique

  

  Le tableau périodique des éléments est un arrangement des éléments chimiques sous la forme d'une table, ordonnée par leur nombre atomique (nombre de protons)...