Transcription de la vidéo
Laquelle de ces cartes de densité électronique représente le mieux l’emplacement probable de l’électron dans un atome d’hydrogène selon le modèle quantique de l’atome ?
Nous avons quatre figures étiquetées de (A) à (D). Les cartes de densité électronique représentent le nuage électronique. Le nuage électronique décrit la région de l’espace autour du noyau d’un atome où il est probable de trouver un électron. Le gros point noir dans chacune des figures représente le noyau, alors que les plus petits points bleus représentent la densité électronique. Plus les points bleus sont près les uns des autres, plus la probabilité de trouver un électron à cette position est grande. La carte de densité électronique illustrée par le choix de réponse (A) présente des régions circulaires de densité électronique. Il n’y a pas de densité électronique entre chacune de ces régions et il n’y a donc aucune chance d'y trouver un électron.
La carte de densité électronique est similaire au modèle de l’atome de Bohr dans lequel les électrons tournent autour du noyau en suivant des orbitales circulaires. Ce modèle est assez obsolète et la question vise à déterminer la carte de densité électronique selon le modèle quantique de l’atome. Dans le cadre de cette théorie, les électrons ont un certain nombre de positions possibles. À n'importe quel moment, un électron peut être plus près ou plus loin du noyau, mais pas à des distances fixes comme le suggère le choix de réponse (A). Pour cette raison, le choix de réponse (A) n’est pas la bonne réponse à cette question.
En plus d'être conforme au modèle quantique, la carte de densité électronique doit représenter l’emplacement probable de l’électron dans un atome d’hydrogène. L’électron dans un atome d’hydrogène se retrouve dans l’orbitale 1s. Une orbitale atomique est une expression mathématique tridimensionnelle qui décrit une partie du nuage électronique et qui représente l’emplacement le plus probable d’un électron dans un atome. L’orbitale 1s possède une forme sphérique. L’électron chargé négativement sera fortement attiré par le noyau chargé positivement de l’atome d’hydrogène. Il est donc plus probable qu’il se retrouve près du noyau.
La carte de densité électronique du choix de réponse (B) semble bien correspondre à ce critère. Dans l’ensemble, elle a une forme circulaire qui peut représenter la forme sphérique de l’orbitale 1s. De plus, plus les points se rapprochent, plus ils sont près du noyau. Cela indique que les chances de retrouver un électron augmentent lorsque nous nous rapprochons du noyau. Par conséquent, il semble que le choix de réponse (B) soit approprié pour répondre à cette question. Pour en avoir la confirmation, nous devons examiner les choix de réponse (C) et (D).
Le choix de réponse (C) n'illustre pas une carte de densité électronique circulaire et il ne représente donc pas l’orbitale sphérique 1s. Pour cette raison, le choix de réponse (C) n'est pas approprié pour répondre à cette question. Le choix de réponse (D) illustre une carte de densité électronique circulaire, mais la densité électronique n’augmente pas en s'approchant du noyau. Il y a plutôt des régions locales étranges présentant une augmentation de la densité électronique. Il n’y a rien d'autre que le noyau pour attirer l’électron dans un atome d’hydrogène et il n’y a donc aucune raison pour expliquer la formation de ces régions. Par conséquent, le choix de réponse (D) n’est pas approprié pour répondre à cette question.
La réponse à la question : « Laquelle de ces cartes de densité électronique représente le mieux l’emplacement probable de l’électron dans un atome d’hydrogène selon le modèle quantique de l’atome ? » est donc (B).
