En 1926, le physicien autrichien Erwin Schrödinger (1887-1961) propose une équation mathématique très complexe pour décrire le comportement d’un système quantique (p. ex. : l’atome). L’équation de Schrödinger (ĤΨ = EΨ, où Ψ est la fonction
d’onde du système, E, l’énergie associée, et Ĥ, l’opérateur hamiltonien du système)
tient compte des paramètres ondulatoires et massiques de l’électron ainsi que de sa
localisation spatiale. À défaut de pouvoir déterminer la trajectoire d’un électron, il devient
possible de prévoir la probabilité de le trouver à l’intérieur d’un volume donné. Cette
probabilité est proportionnelle à la fonction d’onde au carré (Ψ
2
). La notion d’orbitale
atomique venait de naître.
Une orbitale atomique est une région de l’espace autour du noyau où la probabilité
de trouver un électron est très élevée, soit 90 %, une valeur arbitraire ?xe pour toutes
les représentations orbitalaires à des ?ns comparatives. Les orbitales atomiques sont les
solutions obtenues en résolvant l’équation de Schrödinger. Les calculs con?rment que
les orbitales atomiques peuvent prendre diverses formes et correspondre à différents
niveaux énergétiques. Elles sont caractérisées par trois nombres quantiques : le nombre
quantique principal (n), le nombre quantique secondaire ( ) et le nombre quantique magnétique (m ). Un quatrième nombre quantique, le nombre quantique de
spin (m s ), décrit les deux orientations possibles du moment magnétique de l’électron
selon ce qui peut être interprété de façon simpli?ée comme le sens de rotation de l’électron sur lui-même (voir le tableau 1.3).
Tableau 1.3 Tableau récapitulatif des nombres quantiques et des orbitales atomiques
correspondantes
Nombre quantique
Valeurs numériques possibles
Représentation – Orbitale atomique
Nombre quantique
principal (n)
Nombre entier plus grand que 0
n = 1, 2, 3, 4,…
Taille de l’orbitale (niveau d’énergie)
Nombre quantique
secondaire ()
Nombre entier de 0 à n − 1
= 0, 1, 2, 3, …, n − 1
Forme de l’orbitale (sous-niveau d’énergie)
Nombre quantique
magnétique (m )
Nombre entier entre − et +
m = 0, ±1, ±2, ±3, …, ±
Orientation des orbitales p dans l’espace
Nombre quantique
de spin (m s )
Valeur de +
1
—
2
ou −
1
—
2
Sens de rotation de l’électron sur lui-même
1.2 Orbitales atomiques
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d’onde du système, E, l’énergie associée, et Ĥ, l’opérateur hamiltonien du système)
tient compte des paramètres ondulatoires et massiques de l’électron ainsi que de sa
localisation spatiale. À défaut de pouvoir déterminer la trajectoire d’un électron, il devient
possible de prévoir la probabilité de le trouver à l’intérieur d’un volume donné. Cette
probabilité est proportionnelle à la fonction d’onde au carré (Ψ
2
). La notion d’orbitale
atomique venait de naître.
Une orbitale atomique est une région de l’espace autour du noyau où la probabilité
de trouver un électron est très élevée, soit 90 %, une valeur arbitraire ?xe pour toutes
les représentations orbitalaires à des ?ns comparatives. Les orbitales atomiques sont les
solutions obtenues en résolvant l’équation de Schrödinger. Les calculs con?rment que
les orbitales atomiques peuvent prendre diverses formes et correspondre à différents
niveaux énergétiques. Elles sont caractérisées par trois nombres quantiques : le nombre
quantique principal (n), le nombre quantique secondaire ( ) et le nombre quantique magnétique (m ). Un quatrième nombre quantique, le nombre quantique de
spin (m s ), décrit les deux orientations possibles du moment magnétique de l’électron
selon ce qui peut être interprété de façon simpli?ée comme le sens de rotation de l’électron sur lui-même (voir le tableau 1.3).
Tableau 1.3 Tableau récapitulatif des nombres quantiques et des orbitales atomiques
correspondantes
Nombre quantique
Valeurs numériques possibles
Représentation – Orbitale atomique
Nombre quantique
principal (n)
Nombre entier plus grand que 0
n = 1, 2, 3, 4,…
Taille de l’orbitale (niveau d’énergie)
Nombre quantique
secondaire ()
Nombre entier de 0 à n − 1
= 0, 1, 2, 3, …, n − 1
Forme de l’orbitale (sous-niveau d’énergie)
Nombre quantique
magnétique (m )
Nombre entier entre − et +
m = 0, ±1, ±2, ±3, …, ±
Orientation des orbitales p dans l’espace
Nombre quantique
de spin (m s )
Valeur de +
1
—
2
ou −
1
—
2
Sens de rotation de l’électron sur lui-même
1.2 Orbitales atomiques
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