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Vidéo de question : Identifier la fonction de probabilité de distribution de l’orbitale atomique 1s Chimie

Le graphique représente la probabilité de trouver un électron à une certaine distance du noyau pour les trois premières orbitales d’un atome d’hydrogène. Quelle est la courbe qui correspond à l’orbitale 1s ?

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Transcription de vidéo

Le graphique représente la probabilité de trouver un électron à une certaine distance du noyau pour les trois premières orbitales d’un atome d’hydrogène. Quelle est la courbe qui correspond à l’orbitale 1s ?

On a l’habitude de décrire les électrons comme des particules ponctuelles qui se trouvent en un seul point de l’espace. En fait, on décrit les électrons à l’aide des fonctions mathématiques dans trois dimensions qui indiquent l’emplacement le plus probable d’un électron dans un atome. Les électrons sont décrits en utilisant des orbitales atomiques. Les quatre orbitales atomiques clés sont s, p, d et f. Les différents types d’orbitales ont des formes différentes. L’orbitale s est sphérique. La question se réfère aux trois premières orbitales s, qui sont 1s, 2s et 3s. L’orbitale 2s est plus grande que l’orbitale 1s. Elle est composée de deux régions de densité d’électrons, représentées par la couleur bleue, séparées par un nœud radial. Les deux régions de densité d’électrons font partie de l’orbitale 2s.

Un nœud est un point de l’espace où la probabilité de trouver un électron est nulle. Il n’y a pas qu’un seul nœud radial dans l’orbitale 3s, mais deux. On peut utiliser l’existence de ces nœuds pour identifier la courbe qui correspond à l’orbitale 1s. La probabilité de trouver un électron à un nœud est nulle. Donc, si on regarde l’axe des 𝑦 de la courbe, qui correspond à la probabilité de trouver un électron, on sait qu’il y a un nœud quand la valeur de 𝑦 est nulle.

Commençons par regarder la courbe verte C. Il a deux nœuds, où il n’y a aucune chance de trouver un électron. Il y a une chance non nulle de trouver un électron en dehors de l’orbitale. Ainsi, pour chaque orbitale, bien que la queue de la courbe semble atteindre une valeur de zéro, ce n’est pas le cas. Donc, cette partie n’est pas considérée comme un nœud. Et il a trois régions dans lesquelles il est probable de trouver un électron. On peut donc conclure que cette courbe verte correspond à l’orbitale 3s, et pas à l’orbitale 1s comme demandé dans la question. Ainsi, la courbe C n’est pas la réponse à cette question.

La courbe B, la ligne rouge, montre un nœud où la probabilité de trouver un électron est nulle et deux régions avec une probabilité de trouver un électron. On peut donc dire que la courbe rouge B correspond à l’orbitale 2s. Par conséquent, la courbe B n’est pas la réponse à cette question.

La dernière courbe, la courbe A, comporte une région avec une probabilité de trouver un électron. Par conséquent, il doit représenter l’orbitale 1s. Donc, la réponse à la question « Quelle est la courbe qui correspond à l’orbitale 1s ? » est la courbe A.

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