concept

orbitale

Une fonction mathématique décrivant la localisation et le comportement ondulatoire d'un électron dans un atome ou une molécule.
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Description

Une orbitale est une fonction mathématique qui décrit la localisation et le comportement ondulatoire d'un électron dans un atome ou une molécule. Elle définit la distribution de probabilité de trouver un électron dans une région donnée de l'espace, remplaçant l'ancienne idée de trajectoires électroniques fixes, semblables à des planètes. Les orbitales existent sous diverses formes (s, p, d, f) et niveaux d'énergie, et leur agencement détermine les propriétés chimiques des éléments et la manière dont les atomes se lient pour former des molécules.

Histoire

Le concept a été développé dans les années 1920 par Erwin Schrödinger et Max Born, en s'appuyant sur le modèle atomique antérieur de Niels Bohr. Le terme « orbitale » a été inventé par Robert S. Mulliken en 1932.

Comment ça marche

L'orbitale est une solution de l'équation de Schrödinger pour un électron dans un champ de potentiel créé par le noyau et les autres électrons. Le carré de la fonction d'onde donne la densité de probabilité de la position de l'électron. Dans les molécules, les orbitales se combinent pour former des orbitales liantes et antiliantes, qui dictent la structure moléculaire et la réactivité. Dans les solides, les orbitales se chevauchent pour former des bandes, expliquant la conductivité électrique et d'autres propriétés macroscopiques.

En pratique

Les orbitales sont fondamentales pour la chimie quantique, la science des matériaux et la physique des semi-conducteurs, guidant la conception de nouvelles molécules, de médicaments et de dispositifs électroniques.

Anecdote

Les formes des orbitales ne sont pas arbitraires ; elles proviennent des symétries des équations de la mécanique quantique sous-jacentes, et le « nuage » électronique flou d'une orbitale peut être directement imagé à l'aide de la microscopie à effet tunnel.

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