Dans les sous couches quantiques 2p et 3p se trouvent 3 cases quantiques où m a la valeur -1, 0 et +1. Dans quel ordre les électrons remplissent progressivement ces cases en rapport à la valeur de m ? Je sais que les électrons remplissent d'abord chacune des 3 cases dans un spin puis à nouveau chacune des 3 cases avec le spin inverse, mais dans quel ordre ?
Merci de votre aide.
Dernière modification par jyboulay ; 06/05/2020 à 23h00.
Jean-Yves BOULAY
Selon moi, soit tu considères la théorie "simpliste" et la règle de Klechowski qui en découle et à ce moment là, pour un atome isolé, l'ordre est quelconque. La raison est que le choix des axes z, puis x/y est libre. Dans ces conditions, en fixant z, tu fixes l'orbitale qui équivaut à m=0.
Dans un atome qui n'est pas isolé, il peut y avoir des subtilités.
A contrario, si tu optes pour des théories plus poussées qui tiennent compte de la structure fine et hyperfine, je pense qu'il y a une levée de dégénérescence (les 3 orbitales n'ont plus exactement la même énergie) et dans ce cas (mais je ne suis pas expert), il est probable que l'ordre ne soit pas quelconque.
Ici, un article sur la structure fine de l'atome d'Hydrogène. En haut à droite, tu peux voir l'apparition d'état "1/2" et d'états "3/2" pour les orbitales p.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Structure_fine
Tout est toujours plus complexe qu'on (que je) ne le pense de prime abord.
Salut,
Je confirme. Sauf dans quelques cas rares où il reste parfois un peu de symétrie.Envoyé par Sethy
Mais calculer l'ordre de remplissage est une gageure théorico-numérique !!!! Même le remplissage des couches n peut légèrement varier d'un atome à un autre quand les orbitales sont trop serrées (en énergie), en particulier dans les zones de transitions (métaux de transitions, lanthanides, actinides). Ou d'un atome à l'autre on a parfois de curieuses inversions de remplissage. Un rien peut changer le remplissage et quand on a des dizaines d'électrons on est loin du "rien". Et comme tu l'expliques, si l'atome n'est pas isolé, ça change encore beaucoup les choses (et là ça peut même dépendre de la température ! Pensons au para/ferromagnétisme par exemple. Ou ...... de la pression, certains transitions ferro-ferri-antiferro etc... !!!!!)
Mais je pense quand même que le plus important sans doute à la base est ta première phrase. Bien que ça dépend du contexte de la question de jyboulay. Impossible à déduire de son historique.
Jyboulay, si tout cela te convient, génial, sinon précise ta question et peut-être le contexte de ta question (où, comment et pourquoi : tu étudies la spectroscopie, le modèle de Bohr, la résolution de Schrödinger, dans un cours, un bouquin, etc... etc... etc... ?????)
Dernière modification par Deedee81 ; 07/05/2020 à 08h23.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Merci de votre aide. J'étudie les atomes constituant notamment le code génétique dont C N et O. J'en prépare une étude quantique et j'ai absolument besoins de connaître l'ordre de remplissage des orbitales des atomes dans leur état isolé (non liés à d'autres atomes) en fonction de la valeur de m. Par exemple (voir l'image jointe) pour le carbone les 2 électrons externes se positionnent-ils dans les cases m-1 et 0 ? Pour l'oxygène, le 8ème électron est-il bien dans la case m-1 ?
Dans cette image, les points noirs représentent les électrons propres à chaque élément, les points grisés les vides (ou valences)
Jean-Yves BOULAY
Si c'est juste étudier les orbitales C, N, O et les liaisons, ça va. Mais si c'est en lien avec l'ADN, c'est plus de l'ambition c'est de la folie. Etudier la chimie quantique au delà d'une dizaine d'atomes est déjà dur. Mais des milliards là, même en disposant d'une supercalculateur.... !!!!!
Pour le remplissage, Sethy t'a répondu. Les m +1,0,-1 ça dépend d'une orientation arbitraire. Ce qui compte est le fait que tu as une ou plusieurs cases remplies, ni plus, ni moins. Suppose que tu dises "ah oui, c'est -1 qui est rempli", tu changes d'axes de références et ce sera... +1.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Trois précisions très importantes. Ce modèle de case et de nombre quantique n'est (à peu près) valable que pour l'Hydrogène et les ions auxquels ne subsistent qu'un seul électron.
Par "chance", ce modèle s'applique aussi aux autres éléments. Mais ... quand on voit la différence de comportement entre l'Oxygène et le Soufre ou l'Azote (inerte) et le Phosphore (qui s'enflamme spontanément dans l'air) il faut quand même se rendre compte qu'il est limité. En effet, selon ce modèle, tous les éléments d'une même colonne devraient avoir la même chimie.
Ensuite, pour donner un chiffre. Pour étudier la molécule de chlorure d'Ammonium (NH4Cl), il faut évaluer 70 millions d'intégrales octuples. Il faut intégrer sur x,y,z de la première particule et de la seconde et en plus y ajouter leurs spins, d'où les "8 dimensions".
Enfin, si on respecte le modèle des "cases", logiquement l'angle de liaison entre les Hydrogènes dans la molécule d'eau devrait être de l'ordre de 90°. Or, il est de 105°.
Il existe un autre modèle qui justifie cet angle. Or justement cet autre modèle, considère que les orbitales atomiques s'hybrident. Il s'agit ni plus ni moins que de "combili" au sens mathématique (des combinaisons linéaires). Les orbitales atomiques sont donc "mélangées" pour former de nouvelles orbitales.
Ici, l'hybridation est dite "sp3" ce qui indique qu'une orbitale s est "mélangée" avec 3 orbitales p (les fameuses avec m allant de -1 à 1) pour former 4 nouvelles orbitales. Puisque (dans ce modèle) les 3 orbitales p sont mélangées, quel est le sens de savoir laquelle serait remplie en premier) ?
Ici : http://www.mapageweb.umontreal.ca/wi...apitre%205.pdf le slide 5 à la page 3 montre bien en vert les 3 orbitales p, qui "mélangées" avant la rouge (orbitale s) donne 4 nouvelles orbitales (en bleu). L'angle entre ces 4 orbitales (qui pointent dans les directions des sommes d'un tétrahèdre) est de 109°, très proche donc des 105° observés pour l'eau.
Seule cette hybridation (c'est un peu plus compliqué) est à même d'expliquer pourquoi le Méthane (CH4) existe et pourquoi l'angle entre les liaisons est en moyenne de 109° ...
Tout est toujours plus complexe qu'on (que je) ne le pense de prime abord.
Juste une question.
D'où vient ce 70 millions ? Calcul numérique ? (si c'est ça, méthode montecarlo et tout ça, je suis d'accord)
EDIT avec diverses méthodes d'approximation on trouve des choses fort sympa mais....
- ça reste fort costaud (pas juste un "remplissage", il y a des corrections spin-orbite, etc...)
- ça reste limité
Faut pas rêver, l'ADN c'est inaccessible
Dernière modification par Deedee81 ; 07/05/2020 à 14h05.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Ah tiens, un bon exemple dont on avait discuté récemment.
Dans la photosynthèse il y a deux parties :
(1) la partie dite claire (absorption photon, transfert d'électrons dans la chlorophylle, etc.)
(2) La partie dite sombre (tout le cycle de réactions chimiques jusqu'au sucre)
Lors de mon cours de bio (il y a quarante ans) on expliquait que (1) était le mieux connu mais le moins bien compris. Le (2) étant le mieux compris mais le moins connu.
Bon, pour le 2 je subodore que c'est bien connu maintenant vu les progrès énormes en biologie moléculaire.
Mais le (1) est toujours aussi peu compris. On ne sait pas le calculer correctement avec la MQ. La molécule de chlorophylle étant déjà bien trop complexe pour faire du "bon quantique". Et évidemment, la chlorophylle c'est rien du tout à coté de l'ADN. Un simple échelon (ribose, phosphates et deux bases) est aussi complexe (ou peu s'en faut) que la chlorophylle. Et il y en a... des milliards.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Non, c'est Hartree-Fock de mémoire avec une base STO_3G. Un exemple donné en cours. Et j'avais refait le calcul et je tombais effectivement sur cette valeur. La complexité progresse en N^4 (logique). Comme on modélise les (spin-)orbitales des 28 électrons (7 pour l'azote, 17 pour le Chlore et les 4 H) à l'aide de 3 gaussienne, on obtient 84 fonctions + 6 noyaux. Et 90^4 donne 65 millions.
Tout est toujours plus complexe qu'on (que je) ne le pense de prime abord.
Ah oui, d'accord, la méthode des variations. J'ai très peu utilisé en fait même si je connaissais la méthode. Bidjou, c'est vrai que ça augmente vite !!!!!! 65 millions, wow !
Merci,
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
Merci mais vous vous enrouillez je crois, j'ai juste besoins de la configuration dans les atomes C,N et O isolés (considéré 1 à 1) ! Je réitère donc ma question toute simple.
Jean-Yves BOULAY
Votre question n'a pas de réponse, pas celle que vous souhaitez en tout cas.
Les "cases quantiques" n'existent pas et ne se remplissent pas selon un certain ordre.
Sethy et Deedee vous ont répondu.
Je ne peux que redire ce qui a été dit avant avec mes mots : concernant C, N et O nous sommes avant les éléments de transition. Donc, ce qui est sûr c'est qu'on remplit 2p jusqu'à ce qu'elle soit pleine. Tout ce qu'on peut dire est que C, N et O ont 2p2, 2p3 et 2p4. Se demander ce qu'il en est concernant le nombre quantique magnétique m n'a pas de sens en champ nul (ce serait important en champ magnétique non nul, ce qui lève la dégénérescence).
On peut ensuite se demander, par exemple pour N, combien il y a d'électrons appariés. 1 ou 3... Ça, on le sait parce que l'azote est un état quartet. Il y a donc 3 électrons appariés, comme dans votre schéma. On raisonne de même pour C et O, qui sont des triplets.
Salut,
Je suis désolé mais la question était simple mais la réponse elle... ne peut pas être simple. Aucune embrouille là-dedans. C'est beaucoup plus compliqué que tu ne sembles l'espérer. J'en suis désolé. Si la physique quantique consistait juste à empiler les cht'tites boites ce serait trop beau.
Ceci dit, si tu nous dis (si tu le souhaites) quel rapport entre acide désoxyribonucléique et physique quantique tu veux étudier, peut-être qu'on pourra donner des infos utiles.
"Il ne suffit pas d'être persécuté pour être Galilée, encore faut-il avoir raison." (Gould)
