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Nombres quantiques et orbitales atomiques en 3D – s, p, d

ChimieStructure de l'atome et tableau périodique15–16 ans

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Choisissez les quatre nombres quantiques n, l, mₗ et mₛ et observez les orbitales s, p et d de l'atome d'hydrogène en trois dimensions, sous forme de surface limite à 90 % ou de nuage de probabilité, avec les nœuds radiaux (n − l − 1) et angulaires (l) mis en évidence. Un graphique de distribution radiale r²R², un diagramme en cases de toute la couche n (2l + 1 orbitales par sous-couche, 2n² électrons par couche), un tableau des orbitales vues et trois tâches autocorrigées complètent le modèle.

Leçon : Orbitales atomiques, nombres quantiques, formes des orbitales s, p et d

Ce qu’elle montre

Un électron d'un atome est décrit par quatre nombres quantiques : le nombre principal n fixe la couche et la taille, l = 0 … n − 1 la sous-couche et la forme (s, p, d, f), mₗ = −l … +l l'orientation et mₛ = ±½ le spin. Une sous-couche compte 2l + 1 orbitales et une couche peut recevoir 2n² électrons. Chaque orbitale possède n − l − 1 nœuds radiaux (sphères) et l nœuds angulaires (plans ou cônes) où la probabilité est nulle. Le modèle est l'atome d'hydrogène ; dans les atomes plus gros, les orbitales ont des formes voisines mais d'autres tailles et énergies.

Mode d’emploi

Choisissez n, puis l et mₗ ; les valeurs interdites sont grisées. Faites glisser pour tourner l'orbitale et comparez Surface 90 % et Nuage. Cochez Couper pour voir les nœuds radiaux à l'intérieur et comparez-les aux zéros du graphique de distribution radiale. Touchez une case du diagramme de la couche pour passer à cette orbitale, puis faites les trois tâches.

Paramètres modifiables

  • Nombre quantique principal n 1–4
  • Nombre quantique secondaire l 0–2
  • Nombre quantique magnétique mₗ -2–2
  • Nombre quantique de spin mₛ +½ (↑), −½ (↓)
  • Représentation de l'orbitale Surface 90 %, Nuage de probabilité
  • Afficher les nœuds
  • Couper la moitié avant

Questions à explorer

  1. Combien de nœuds radiaux et angulaires possède une orbitale 3p, et où voyez-vous chaque type ?
  2. Pourquoi n'existe-t-il pas d'orbitale 2d, et combien d'orbitales la couche n = 3 contient-elle ?
  3. Comment la distance la plus probable au noyau varie-t-elle de 1s à 2s puis à 3s ?

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