Orbital

Orbital, in chemistry and physics, a mathematical expression, called a wave function, that describes properties characteristic of no more than two electrons in the vicinity of an atomic nucleus or of a system of nuclei as in a molecule. An orbital often is depicted as a three-dimensional region within which there is a 95 percent probability of finding the electron (see illustration).

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Comme nous l’avons vu précédemment, les électrons associés à un noyau atomique sont localisés, ou concentrés, dans diverses régions spécifiques de l’espace appelées…

Les orbitales atomiques sont communément désignées par une combinaison de chiffres et de lettres qui représentent les propriétés spécifiques des électrons associés aux orbitales – par exemple, 1s, 2p, 3d, 4f. Les chiffres, appelés nombres quantiques principaux, indiquent les niveaux d’énergie ainsi que la distance relative par rapport au noyau. Un électron 1s occupe le niveau d’énergie le plus proche du noyau. Un électron 2s, moins fortement lié, passe la plupart de son temps plus loin du noyau. Les lettres s, p, d et f désignent la forme de l’orbitale. (La forme est une conséquence de la magnitude du moment cinétique de l’électron, résultant de son mouvement angulaire). Une orbitale s est sphérique et son centre est situé au niveau du noyau. Ainsi, un électron 1s est presque entièrement confiné à une région sphérique proche du noyau ; un électron 2s est limité à une sphère un peu plus grande. Une orbitale p a la forme approximative d’une paire de lobes sur les côtés opposés du noyau, ou une forme d’haltère. Un électron dans une orbitale p a la même probabilité de se trouver dans l’une ou l’autre moitié. Les formes des autres orbitales sont plus complexes. Les lettres s, p, d, f, ont été utilisées à l’origine pour classer les spectres de manière descriptive en séries appelées aiguës, principales, diffuses et fondamentales, avant que la relation entre les spectres et la configuration électronique atomique ne soit connue.

Aucune orbitale p n’existe dans le premier niveau d’énergie, mais il en existe un ensemble de trois dans chacun des niveaux supérieurs. Ces triplets sont orientés dans l’espace comme s’ils étaient sur trois axes à angle droit les uns par rapport aux autres et peuvent être distingués par des indices, par exemple, 2px, 2py, 2pz. Dans tous les niveaux principaux, sauf les deux premiers, il y a un ensemble de cinq orbitales d et, dans tous les niveaux principaux, sauf les trois premiers, un ensemble de sept orbitales f, toutes avec des orientations compliquées.

Seuls deux électrons, en raison de leur spin, peuvent être associés à chaque orbitale. On peut considérer qu’un électron a un spin dans le sens des aiguilles d’une montre ou dans le sens inverse autour de son axe, ce qui fait de chaque électron un minuscule aimant. Les électrons dans les orbitales complètes sont appariés avec des spins opposés ou des polarités magnétiques opposées.