Structure des atomes et des molécules

Prédictions du modèle ondulatoire

Fonctions d'onde dans les atomes polyélectroniques neutres

La résolution approximative (par la méthode de champ autocohérent par exemple) de l'équation de Schrödinger pour les atomes polyélectroniques neutres conduit à des fonctions d'onde très similaire aux orbitales de l'atome d'hydrogène.

Énergie des orbitales dans les atomes neutres

Les figures suivantes présentent l'énergie des orbitales, Eorbitale, dans les atomes neutres, en fonction du numéro atomique, Z. Ces valeurs sont le résultat de calculs de mécanique ondulatoire par une méthode approximative (R. Latter, Physical Review 1955 99, 510).
Les énergies sont représentées sur une échelle relative, Eorbitale/E1s(H) où E1s(H) est l'énergie de l'orbitale 1s de l'atome d'hydrogène, soit -13.59 eV. Par exemple, pour Z=18 (c'est-à-dire pour l'argon) E3s/E1s(H) est égal à 2; l'énergie de l'orbitale 3s de l'argon est donc environ -27.2 eV.
La première figure présente les énergies des orbitales des éléments des 4 premières périodes du tableau périodique (de l'hydrogène au krypton).
La seconde figure présente, sur des échelles logarithmiques de Z et d'énergie, les énergies des orbitales des éléments des 6 premières périodes du tableau périodique (de l'hydrogène au radon, en passant par les lanthanides).

graphiqueimage
graphique

image Exercices interactifs sur l'utilisation de ces figures

 

Illustration

i.1
Expliquez pourquoi, pour n'importe quel atome neutre:
  1. l'énergie de l'orbitale 2p est supérieure à celle de l'orbitale 2s;
  2. l'énergie de l'orbitale 3d est supérieure à celle de l'orbitale 3p, elle-même supérieure à celle de l'orbitale 3s;
Pourquoi cet effet n'existe-t-il pas pour l'hydrogène?  



Pour télécharger les figures des énergies des orbitales des:
Page précédente