Orbitales en phase et hors de phase

[Mariya]

Bonjour!

Est-ce que qqn saurait me dire pourquoi on dessine dans les deux lobes des orbitales p des signes ''+'' et ''-''

Je comprends que un recouvrement ''-'' ''-'' donne une orbitale antiliante mais de toute manière je ne comprends pas pourquoi il y a des signes ''-'' dans les orbirales atomiques....

[darrigan]

Bonjour,

Quand on dessine une orbitale, en fait, on représente graphiquement une fonction mathématique qui dépend de 3 coordonnées d'espace, et qui peut avoir des valeurs positives ou négatives (comme n'importe quelle fonction). Mais comment dessiner une fonction de 3 variables ? Pour simplifier les choses, on ne dessine qu'une surface qui correspond à une certaine valeur de la fonction, par exemple +/- 0,05, et pour différencier les parties positive et négative, soit on place les signes + et -, soit on hachure une partie et pas l'autre.

Cette fonction d'onde (orbitale) n'a aucun sens physique. A ne pas confondre avec un dessin équivalent pour le carré de l'orbitale qui représente une densité électronique et qui est toujours positive.

Attention, une partie "-" et une partie "-" donnent un mélange liant, et non pas antiliant comme tu le dis. Ce sont les mélanges + et - qui sont antiliants.

[Mariya]

Merci beaucoup!

[Mariya]

Est-ce que ca veut quand même dire que l'électron a plus de chance de se trouver plutôt dans la surface ''+'' que celle portant une charge négative?

[darrigan]

Ha non, absolument pas ! Comme je t'ai dit, c'est le carré de la fonction d'onde (orbitale) qui donne la probabilité de présence de l'électron. Or quand tu élèves la fonction au carré, tout devient positif, aussi bien les parties positives que négatives.

Ce qui est sûr, c'est que les parties nulles de la fonction d'onde (plan nodal par exemple) resteront nulles une fois élevées au carré.

Dans le cas d'une orbitale p, l'électron a autant de chance de se trouver dans le lobe + que dans le lobe -, mais aucune chance de se trouver dans le plan les séparant.

[Mariya]

Bonsoir!

Merci beaucoup de la réponse et l'attention prêtée !!!!

Malheureusement il y a d'autres questions qui me viennent à l'esprit toujours liées avec les orbitales atomiques et moléculaires.

Comme il y a une région de densité nulle, les électrons se retrouvent donc plutôt sur leurs orbitales d'origine et une interaction même si elle existe, se déstabiliser tout de suite. Alors la liaison anti-liante est-elle réelle et est-ce qu'elle existe en même temps pour chaque liaison liante par délocalisation?

En même temps les orbitales LUMO sont susceptibles d'accepter des électrons se qui se contradicte avec la phrase d'avant. Et surtout pourquoi les orbitales HOMO qui énergitiquement plus stable que LUMO, sont susceptibles de céder des électrons.....

Merci à l'avance!

[Maurice]

Tu as l'air de croire qu'il n'y a pas d'électrons aux endroits où la fonction d'onde a une valeur nulle. Il n'en est rien.
Pour illustrer ce fait essaie d'imaginer que tu tiens à la main l'extrémité d'une longue corde horizontale fixée au mur voisin. Si tu commences à agiter ta corde régulièrement de haut en bas, et que tu sais y faire, elle va prendre bientôt une forme bombée vers le haut, puis bombée vers le bas, puis bombée vers le haut, puis vers le bas, etc. Le tout suit le mouvement de ton bras. La corde aura une forme qui est probablement assez proche d'une fraction de sinusoïde.
Mais maintenant imagine que tu agites ton extrémité de corde avec une fréquence plus élevée. C'est plus difficile à faire, mais avec un peu de chance et d'habileté, tu arriveras à faire en sorte que quand la moitié proche de la main vibre vers le haut, la moitié proche du mur vibre vers le bas, et vice-versa dans l'instant d'après. Le point situé au milieu de la corde ne vibre pas. Cela ne veut pas dire que la corde ne s'y trouve pas. Cela veut simplement dire que la probabilité de présence de l'énergie de la corde est nulle en ce point.
L'amplitude de la vibration est positive pour une moitié de corde, et négative pour l'autre moitié, car elle est toujours de signe contraire à l'amplitude de la première moitié.
C'est un peu la même chose pour l'électron, sauf qu'on n'a pas un objet à 1 dimension qui vibre, mais que l'électron est à 3 dimensions. Et bien sûr c'est difficile à représenter dans l'espace.
Est-ce que tu m'as suivi ?

[ecolami]

Bonjour,
J'aime bien cette explication et la subtilité de l'exemple proposé

[Maurice]

Puisque Ecolami a l'air d'apprécier, je précise que j'utilise l'analogie de cette corde dans mes cours. Voilà comment je m'y prends.
Je dis que la corde est un objet a une dimension qui vibre dans la 2ème dimension. On peut caractériser le mode de vibration par le nombre de noeuds de cette vibration, ce qui détermine ce qu'on appellera plus tard le premier nombre quantique.
Je généralise en introduisant la 2ème dimension. Je prends la surface supérieure d'un tambour comme exemple. Je constate que cette surface a deux dimensions horizontales, et qu'elle peut vibrer dans la 3ème dimension, verticale. Comme avec la corde, on peut envisager plusieurs modes de vibration. Il y a le mode simple, où toute la peau s'élève en même temps, puis se creuse, puis s'élève, etc. Mais on peut aussi tracer un diamètre au crayon droit devant soi, et imaginer que la partie à gauche de ce diamètre s'élève quand la droite s'abaisse, et vice-versa. Un autre mode consisterait à dessiner au crayon un cercle concentrique au premier, et d'envisager que le centre de la peau de tambour s'élève pendant que l'extérieur s'abaisse en faisant comme un fossé autour du "château" central. Il y a des modes plus complexes avec deux diamètres à angles droits, ou un diamètre et un cercle concentrique. Pour décrire chaque mode de vibration il faut deux nombres quantiques, le premier est le nombre total de lignes correspondant aux noeuds, et le deuxième est le nombre total de droites déterminant les noeuds.
Pour l'électron, c'est plus difficile, car il est à trois dimension. Et on peut considérer qu'il vibre dans la 4ème dimension, qui est la dimension psi ou phi, selon comment on veut décrire la fonction d'onde. Mais on doit caractériser cette "vibration" avec 3 nombres quantiques, car il y a toujours autant de nombres quantiques que de dimensions à l'objet qui vibre.
C'est imagé, je sais, mais cela passe assez bien en classe.