La mécanique quantique est l'une des sections les plus importantes de la physique et de la chimie. Il décrit les propriétés des particules atomiques et subatomiques. Les orbitales et les sous-niveaux sont deux parties d’électrons portant des atomes confondus. Même si les deux partagent quelques similitudes, ils possèdent des propriétés différentes.
Faits marquants
- Les orbitales sont des régions où se trouvent probablement des électrons, tandis que les sous-niveaux sont des niveaux d'énergie dans une couche d'électrons.
- Chaque sous-niveau consiste en une ou plusieurs orbitales : s, p, d et f.
- Les sous-niveaux sont étiquetés avec les principaux nombres et lettres quantiques, tandis que la forme du nuage d'électrons représente les orbitales.
Orbitales vs sous-niveaux
Une orbitale est une région tridimensionnelle de l'espace autour du noyau d'un atome où un électron est le plus susceptible de se trouver. Un sous-niveau est un groupe d'orbitales avec les mêmes valeurs de nombres quantiques n et l. Il existe quatre types de sous-niveaux : s, p, d et f, qui peuvent être davantage décomposés.
Les orbitales sont des fonctions mathématiques qui décrivent l'emplacement et le comportement les plus probables des électrons dans un atome. Chaque orbitale d'un atome est caractérisée en trois nombres quantiques qui décrivent l'énergie de l'électron, angulaire la quantité de mouvement et la composante vectorielle de l'atome.
Les sous-niveaux sont définis comme des niveaux d'énergie en mécanique quantique. En chimie, ces niveaux d'énergie sont associés aux électrons de l'atome. Cependant, en physique, ces niveaux d'énergie sont également associés au noyau. La capacité de rétention des électrons varie avec chaque sous-niveau.
Tableau de comparaison
| Paramètres de comparaison | Orbitales | Sous-niveaux |
|---|---|---|
| Définition | Fonctions mathématiques décrivant l'emplacement des électrons. | Niveaux d'énergie des électrons atomiques et du noyau. |
| Division | Ce sont des types de sous-niveaux. | Ce sont des types d'orbites. |
| Capacité électronique | Une orbitale peut contenir deux électrons. | Varie selon la capacité de chaque sous-niveau. |
| Forme | Formes symétriques, haltères ou complexes. | Non défini comme des formes. |
| Objectif | Détermination de l'emplacement des électrons. | Prédiction des liaisons chimiques. |
Que sont les orbitales ?
Les orbitales sont des fonctions mathématiques qui décrivent l'emplacement et le comportement les plus probables des électrons dans un atome. Une orbitale est également connue sous le nom de fonction d'onde de l'électron. Il existe quatre types de base d'orbitales s, p, d et f-orbital. Chaque orbitale ne peut contenir qu'un maximum de deux électrons.
Chaque orbitale d'un atome est caractérisée en trois nombres quantiques qui décrivent l'énergie, le moment angulaire et le vecteur de l'électron. composant de l'atome. Le moment cinétique est le spin électronique de l'électron. Ce spin des électrons dans l'orbite est soit positif, soit négatif, ce que l'on appelle les états de spin des électrons.
Au fur et à mesure que les orbitales s'éloignent radicalement du noyau, leur taille augmente progressivement à chaque pas, ce qui entraîne des niveaux d'énergie plus élevés. Étant donné que l'orbitale s est la plus petite et la plus proche du noyau, elle a la plus forte probabilité de transporter des électrons. D'autre part, l'orbitale f est grande et éloignée du noyau. Il transporte un très haut niveau d'énergie.
Caractéristiques physiques de l'orbite, y compris sa forme et sa taille, en fonction de la fonction d'onde carré. Les orbitales proches du noyau sont comparativement plus stables. En conséquence, ils ont des formes définies. Les orbitales S ont une forme sphériquement symétrique, les orbitales p et les orbitales d ont la forme d'haltères, et les orbitales f ont des formes diffuses complexes car elles ont des niveaux d'énergie élevés.
Que sont les sous-niveaux ?
Les sous-niveaux sont définis comme des niveaux d'énergie en mécanique quantique. En chimie, ces niveaux d'énergie sont associés aux électrons de l'atome. Cependant, en physique, ces niveaux d'énergie sont également associés au noyau. La capacité de rétention des électrons varie avec chaque sous-niveau. Les sous-niveaux d'un atome sont divisés en diverses orbitales qui transportent des électrons. Il existe principalement quatre sous-niveaux énergétiques principaux des atomes. À mesure que le sous-niveau augmente, l'énergie des électrons présents augmente également.
Le sous-niveau d'énergie 1 n'a qu'une seule orbitale s, il ne peut donc transporter que deux électrons. D'autre part, le sous-niveau d'énergie 2 a une orbitale s et trois orbitales p. Puisqu'une orbitale ne peut transporter que 2 électrons, le sous-niveau d'énergie 2 a la capacité de contenir 8 électrons. Au fur et à mesure que nous passons au sous-niveau 3, les niveaux d'énergie et la capacité augmentent considérablement. Le sous-niveau 3 a cinq orbitales d supplémentaires par rapport aux orbitales p. Le sous-niveau 3 comprend un total de neuf orbitales pouvant transporter 18 électrons. De même, le sous-niveau 4 contient 7 orbitales f supplémentaires par rapport au sous-niveau 3. Par conséquent, il peut transporter un total de 32 électrons.
La distribution des électrons dans tous les atomes est différente. Ces sous-niveaux déterminent la distribution des électrons autour du noyau et nous permettent donc de prédire les liaisons chimiques que l'atome peut former avec d'autres éléments.
Différences principales entre les orbitales et les sous-niveaux
- Les orbitales ont des électrons avec des directions de spin, tandis que les sous-niveaux ont des niveaux d'énergie variables.
- Les orbitales sont des types de sous-niveaux, tandis que les sous-niveaux sont des types d'orbites.
- Chaque orbitale peut contenir un maximum de deux électrons, tandis que la capacité des électrons varie avec chaque sous-niveau.
- Les orbitales n'ont pas de limites définies à l'intérieur de l'atome, alors que les sous-niveaux sont prédéfinis.
- La forme des orbitales peut être symétrique, en forme d'haltère ou complexe, alors que les sous-niveaux ne sont pas définis comme des formes.
- https://link.springer.com/article/10.1007/BF02461321
- https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0022-3700/20/16/028/meta
Dernière mise à jour : 11 juin 2023
J'ai mis tellement d'efforts à écrire ce billet de blog pour vous apporter de la valeur. Cela me sera très utile, si vous envisagez de le partager sur les réseaux sociaux ou avec vos amis/famille. LE PARTAGE C'EST ♥️
Piyush Yadav a passé les 25 dernières années à travailler comme physicien dans la communauté locale. C'est un physicien passionné par l'idée de rendre la science plus accessible à nos lecteurs. Il est titulaire d'un baccalauréat en sciences naturelles et d'un diplôme d'études supérieures en sciences de l'environnement. Vous pouvez en savoir plus sur lui sur son page bio.
C'est très instructif. Il offre une compréhension approfondie des détails complexes de la mécanique quantique.
Le tableau de comparaison fourni dans l'article permet de mieux comprendre les différences entre les orbitales et les sous-niveaux.
En effet, le tableau constitue une excellente aide visuelle pour comparer les deux concepts.
Cet article fournit une compréhension complète des principes de la mécanique quantique et de leurs applications en chimie et en physique.
Excellent article. Cela simplifie vraiment le sujet complexe de la mécanique quantique et explique bien les différences entre les orbitales et les sous-niveaux.
Absolument, l'explication est très claire et concise.
Je suis tout à fait d'accord, merci d'avoir partagé ces précieuses informations.
L'explication détaillée de la mécanique quantique, des orbitales et des sous-niveaux est très informative et bien documentée.
Excellent article qui décrit en détail le concept d'orbitales et de sous-niveaux.
Absolument, cela donne un aperçu complet du sujet.
Les références fournies offrent du matériel de lecture supplémentaire pour ceux qui souhaitent approfondir le sujet.
Les caractéristiques physiques et les différences entre les orbitales et les sous-niveaux sont bien expliquées dans cet article.