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Lequel des énoncés suivants décrit le mieux une orbitale atomique ? (A) Une barrière physique autour d’un atome qui contient l’électron. (B) Une description mathématique en trois dimensions de l’emplacement le plus probable d’un électron dans un atome. (C) Les orbites circulaires bidimensionnelles que les électrons décrivent autour du noyau. (D) Une fonction mathématique qui décrit le mouvement des atomes par rapport à d’autres atomes. (E) La position précise et la quantité de mouvement d’un électron dans un atome.
Dans cette question, nous voulons déterminer quel énoncé est la description la plus précise d’une orbitale atomique.
Les physiciens quantiques ont changé la compréhension conventionnelle de la structure atomique au cours du 20e siècle. Ils ont montré qu’il est impossible de déterminer simultanément la position et la quantité de mouvement d’un électron avec une précision absolue.
Les scientifiques n'ont plus tendance à considérer les électrons comme des particules ponctuelles, même si nous dessinons encore souvent des schémas simples comme celui-ci lorsque nous discutons des atomes. Maintenant, les scientifiques utilisent des expressions mathématiques pour déterminer l’emplacement le plus probable, plutôt que l’emplacement exact, d’un électron. Nous appelons ces emplacements probables des orbitales atomiques, et ils sont la base de la chimie quantique moderne.
Il est habituel de représenter une orbitale atomique sous la forme d'une carte de densité électronique. Les surfaces entourent 90 ou 95 pour cent de la probabilité de présence de l’électron. Ils montrent essentiellement l’emplacement le plus probable d’un électron. Nous pouvons définir une orbitale atomique comme une description en trois dimensions de l’emplacement le plus probable d’un électron dans un atome. Cette définition correspond au choix de réponse (B).
Notez que les orbitales atomiques ont des énergies différentes, des formes différentes et même des orientations différentes. Ce schéma ici est représentatif d’une orbitale atomique s, qui est de forme sphérique.
Enfin, quel énoncé décrit le mieux une orbitale atomique ? La réponse est (B), une description mathématique en trois dimensions de l’emplacement le plus probable d’un électron dans un atome.
