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Orbitale atomique

Posté par
Ultimeuh
28-10-15 à 22:24

Bonjour tout le monde ! J'aurai besoin de votre aide pour un devoir de chimie s'il vous plaît. (Je suis en licence )
Je bloque sur cet exercice car je ne sais pas la méthode à appliquer.
Je remercie donc d'avance tout ceux qui prendront leur temps pour m'aider !



L'atome d'hydrogène est initialement dans son état fondamental, dans lequel l'électron occupe l'orbitale atomique 1s : 1s (r) = (1/) *(1/a0)3/2 e-r/a0

Montrer que la relation permettant de calculer la probabilité P1s(R) pour l'électron 1s de se trouver à l'intérieur d'une sphère de rayon R est :
p1s(R)= 1-2e-2R/a0 ( (R/a0)2 +R/a0 +1/2 )

On donne pour cela le résultat de l'intégration par parties suivante :

xo0       x²e-bxdx = 2/b3 (1- (b² * x0²/2 +bx0 +1) e-bx0 )

Calculer cette probabilité pour R=a0. Exprimer la réponse en %.

Posté par
vanoise
re : Orbitale atomique 28-10-15 à 22:57

Bonsoir,
Tu dois savoir que 2 représente la densité volumique de probabilité de présence de l'électron. La probabilité élémentaire dP de présence de l'électron entre les sphères de rayons r et r+dr est donc :
dP=2.4.r2.dr puisque le volume élémentaire entre la sphère de rayon r et celle de rayon r+dr est :4.r2.dr (produit de l'aire de la sphère de rayon r par l'épaisseur entre les deux sphères)
Tu n'as plus qu'à intégrer entre r = 0 et r = R

Posté par
Ultimeuh
re : Orbitale atomique 28-10-15 à 23:09

Merci de m'avoir répondu J'ai bien compris ton raisonnement mais je ne comprend pas pourquoi on doit calculer la probabilité élémentaire dP de présence de l'électron entre les sphères de rayons r et r+dr alors que d'après l'énoncé on veut la probabilité P1s(R) pour l'électron 1s se trouvant à l'intérieur d'une sphère de rayon R .

Posté par
vanoise
re : Orbitale atomique 29-10-15 à 10:41

dépend de r...
Revois ton cours sur la signification physique de la fonction d'onde...
J'ai bien terminé mon message précédent en disant que pour obtenir la probabilité pour que l'électron soit à l'intérieur de la sphère de rayon R il fallait intégrer entre r = 0 et r = R...

Posté par
Ultimeuh
re : Orbitale atomique 29-10-15 à 17:41

Ah ok merci ! Et juste pour la question "Calculer cette probabilité pour R=a0. Exprimer la réponse en %." , j'ai remplacé dans P1s(R) tout les R/a0 par la valeur numérique 1 et je trouve environ 0.32. Mais après pour l'exprimer en pourcentage je procède comment ? Car 32 % me paraît pas tout à fait vrai

Posté par
vanoise
re : Orbitale atomique 29-10-15 à 18:48

La réponse : p1s(R)= 1-2e-2R/a0 ( (R/a0)2 +R/a0 +1/2 ) conduit effectivement à 32%

Posté par
Ultimeuh
re : Orbitale atomique 30-10-15 à 14:07

D'accord ! Et j'aurai juste une dernière question s'il vous plaît : "Cet atome est porté dans un état excité où l'électron possède le nombre quantique n=3. Dans la suite, l'électron est décrit par l'orbitale 3s.
Combien cette orbitale admet-elle d'extrema ? "

Pour moi une orbitale ns admet n maxima donc ici 3 maximas mais je ne sais pas combien d'extrema elle admet.
Merci de votre aide !

Posté par
vanoise
re : Orbitale atomique 30-10-15 à 14:12

Bonjour,
Tu trouveras les réponses et surtout des schémas très clairs à l'adresse suivante (vers la fin du document) :

Posté par
Ultimeuh
re : Orbitale atomique 30-10-15 à 14:34

Merci beaucoup pour le document, il est très précis Mais du coup après on me demande de tracer son allure en fonction de r/a0, le graphe que je dois tracer est le troisième graphe de ce lien non ? (Pour l'orbital 3s) Et pour ce genre de question, on doit tracer approximativement, sans mettre de valeurs exactes ?

Posté par
vanoise
re : Orbitale atomique 30-10-15 à 14:53

A mon avis, tu peux de contenter de ce que tu as déjà. Si tu tiens à être vraiment plus précis, tu trouveras la fonction d'onde ici :

Page 9 de l'extrait fourni (page 22 du document complet)



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