Question basique orbitales

[invite85e711ae]

Hello!
Malgré les années je me rends compte que je n'ai pas bien cerné un truc avec les orbitales :

1s 2s 2p 3s 3p 4s 3d 4p 5s 4d 5p 6s 4f 5d

La question c'est comment concillier la couche n et le niveau d'energie avec p l'orbitale :
Je vois deux solutions :
SOLUTION 1)
Il existe plusieurs obitales p (2p 3p 4p) différentes qui sont comme des poupées russes : la premiere est petit dans la couche 2, celle de la couche 3 est plus grande car elle atteint la couche 3, celle de la couche 4 est encore plus grande car elle atteint la couche 4.
Bref dans cette solution chaque n a une nouvelle p en son sein qui donne pleins de p comme des poupées russes.

SOLUTION 2)
Il n'existe qu'une seule p (ou 3 vu les 3 nombres magnétiques) mais dans ces 3 p les éléctrons sont plus ou moins éloignés en fonction de n dans ces memes orbitales.

Mon prof d'uni me dit non pour la 1 non pour la 2 et que pour la 2 je melange schrödinger et bohr que l'idee des couches plus ou moins eloignées c'est bohr..
Alors aidez moi je suis perdu !^^*
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[Resartus]

Ni l'un ni l'autre! Bien que 2 soit plus proche de la vérité
De même que les s ont une symétrie sphérique, la forme angulaire des orbitales des orbitales p est toujours la même : deux lobes de signe opposé sur 3 axes perpendiculaires possibles. Ce facteur angulaire se multiplie par le facteur radial
Mais le facteur radial pour les niveaux n 2 3 etc n'est pas seulement "plus grand" : Quand on va du noyau vers l'extérieur, il y a alternance de zones où la fonction d'onde est positive ou négative.
Quand on multiplie ces deux termes, cela fait des formes de plus en plus compliquées quand on monte dans les couches
Voir par exemple ceci : http://winter.group.shef.ac.uk/orbit.../3p/index.html

Mais ce qui complique encore plus, c'est que à partir de deux électrons, il apparait des couplages, et les niveaux d'énergie sont tous déplacés.On ne sait plus résoudre l'équation de schrodinger autrement que par approximations ou par des méthodes numériques sophistiquées.

Il faut donc malheureusement apprendre par coeur des règles empiriques comme celle de kieslowski, qui commence à avoir des exceptions à partir du Chrome puis du Cuivre, ce qu'on essaye de traiter par des règles complémentaires (règles de hund) qui ont elles aussi des exceptions ...
Il est plus prudent de consulter des tables...

[moco]

Ton prof a raison.
Il existe bien plusieurs orbitales p différentes, de type 2p, 3p, 4p, etc. Mais elles ne sont pas comme des poupées russes. On ne peut pas dire que l'une peut être à l'intérieur d'une autre. Elles s'étendent toutes du noyau à l'infini. Ce sont des sortes d'ondes stationnaires qui s'interpénètrent. Elles s'interpénètrent sans se perturber l'une l'autre. Mais elles ont des maxima d'amplitude qui sont situés d'autant plus loin du noyau que le premier nombre quantique est grand.
Imagine un grand bassin d'eau, traversé par un pont. Imagine que au premier tiers du pont se trouve un garçon couché sur le pont qui frappe la surface de l'eau avec un bâton. Cela va former des trains de vagues circulaires qui s'éloignent de plus en plus du point de départ, et finissent par atteindre le bord du bassin. Imagine maintenant un autre garçon, couché aux deux-tiers du pont, et qui se livre au même petit jeu de bâton frappant la surface de l'eau. Il va provoquer soin propre train de vagues ou d'ondes, qui vont peu à peu envahir tout le bassin. A l'endroit où les ondes issues du premier bâton rencontrent celles du deuxième, elles continuent toutes deux leur progression en ignorant la perturbation de l'autre.
C'est pareil avec les orbitales s et p, sauf qu'elles ne sont pas dans un plan, mais dans tout l'espace, et qu'elles sont stationnaires. Les 2p vibrent de façon à ce que leur maximum d'amplitude soit comme les extrémités d'une haltère, dont le noyau occupe le centre.