Structure atomique : nombres quantiques et orbitales

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Description

Cette séance de cours couvre les concepts fondamentaux de la structure atomique, y compris le tableau périodique, les orbitales atomiques et l'organisation des électrons dans les atomes. Il se penche sur le modèle de Bohr, la mécanique quantique, les fonctions d'onde et le principe d'incertitude. L'instructeur explique les nombres quantiques (n, l, m, s) qui définissent l'état d'un électron dans un atome et les formes des orbitales. En outre, la séance de cours explore le nombre de spin quantique et son rôle dans la définition des électrons dans les orbitales.

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Séances de cours associées (56)

Concepts associés (34)

Combinaison linéaire d'orbitales atomiques

En chimie quantique, une combinaison linéaire d'orbitales atomiques (CLOA) représente la superposition d'orbitales atomiques et permet de calculer les orbitales moléculaires. En effet, dans une molécule le nuage d'électrons est modifié et dépend des atomes participant aux liaisons chimiques : la CLOA permet d'approximer cette nouvelle fonction d'onde en se basant sur celles de chaque élément pris individuellement.

Orbitale atomique

redresse=1.5|vignette|Représentation des nuages de probabilité de présence de l'électron (en haut) et des isosurfaces à 90 % (en bas) pour les orbitales 1s, 2s et 2p. Dans le cas des orbitales 2p ( ), les trois isosurfaces 2p, 2p et 2p représentées correspondent à , et . Les couleurs indiquent la phase de la fonction d'onde : positive en rouge, négative en bleu. En mécanique quantique, une orbitale atomique est une fonction mathématique qui décrit le comportement ondulatoire d'un électron ou d'une paire d'électrons dans un atome.

Nombre quantique

Les nombres quantiques sont des ensembles de nombres définissant l'état quantique d'un système. Chacun de ces nombres définit la valeur d'une quantité conservée dans la dynamique d'un système quantique. Ce sont des nombres entiers ou demi-entiers, de sorte que les grandeurs observables correspondantes sont quantifiées et ne peuvent prendre que des valeurs discrètes : c'est une différence fondamentale entre la mécanique quantique et la mécanique classique, dans laquelle toutes ces grandeurs peuvent prendre des valeurs continues.

Rayon de Bohr

vignette|Image reprenant le modèle de Bohr. Dans le modèle de Bohr de l'atome d'hydrogène, le rayon de Bohr est la longueur caractéristique séparant l'électron du proton. C'est donc un ordre de grandeur du rayon des atomes. On retrouve ce rayon de Bohr également par l'approche quantique de la description de l'atome, où il représente la valeur moyenne dans le temps de la distance entre l'électron et le proton. L'éponyme du rayon de Bohr est le physicien danois Niels Bohr (-).

Magnéton de Bohr

vignette|Le moment magnétique d'une boucle de courant . En physique atomique, le magnéton de Bohr-Procopiu ou magnéton de Bohr (électronique) (symbole ), découvert en 1911 par le physicien roumain Ștefan Procopiu est nommé en référence au physicien Niels Bohr. C'est une constante physique qui relie le moment magnétique de l'électron à son moment cinétique (ou angulaire). C'est une notion similaire au magnéton nucléaire valable pour le proton et le neutron.