ORBITE éLECTRONIQUE

-orbite électronique

Une orbite est une courbe, trajectoire d'un corps qui est en rotation autour d'un autre

Il est question ici des orbites électroniques (voir les orbites astrales dans chapitre spécial)

 Dans un atome, les électrons périphériques sont installés sur des sites privilégiés nommés orbites

 

TYPES d'ORBITES ÉLECTRONIQUES (dites parfois couches)

Les orbites électroniques (cercles plus ou moins concentriques au noyau) sont repérées par des lettres majuscules, selon leur numéro d’ordre et possèdent un certain nombre d'électrons avec un maximum noté ci-après entre parenthèse:

la première K(2) -la seconde L(8) -la 3°M(18) -les 4°,5°,6°,7° dites N,O,P,Q (32 chacune)

 

RAYON d'une ORBITE

l= ε0.Ω.no².h / mé.e².Z

avec: lr(m)= rayon de l’orbite de rang no

ε0 (F/m-sr)= permittivité du vide (8,854187817.10-12 F/ m)

Ω(sr)= angle solide où s’exerce l’émission (en général 4 stéradians, si le système d’unités est S.I.+)

h(J-s)= action, ici égale à la constante de Planck (6,62606876.10-34 J-s)

mé(kg)= masse de l’électron (9,109.10-31 kg)

e(C)= charge unitaire (1,602.10-19 C)

Z= numéro atomique

Nota: pour la 1° orbite (no = 1) le rayon lr vaut 5,292.10-11 m

 

Une orbite stationnaire concerne celle sur laquelle s’établit un électron (son moment cinétique est n fois h/2 et il ne rayonne pas)

 

ORBITALE ATOMIQUE

Une orbitale atomique est la probabilité de présence d'un électron lié, autour du noyau d'un atome donné

Elle dépend de la fonction d'onde de l'électron sous la formulation dite des «états stationnaires»  H.Y = E.Y

H est l'hamiltonien, Y la fonction d'onde et E l'énergie

 

CHANGEMENT d'ORBITES : SÉRIES SPECTRALES

Selon le niveau d’énergie de l’électron changeant d’orbite, le spectre d'émission de l'énergie à ce moment, présente des séries de raies correspondant à des longueurs d'onde différentes:

1°orbite: série de Lyman (dans l’ultraviolet- E maxi de 13,6 eV) vers 91 nm

2°orbite: série de Balmer (dans la bande visible- E maxi de 3,4 eV) vers 365 nm

3°orbite: série de Paschen (infrarouge proche- E maxi de 1,5 eV) vers 821 nm

4°orbite: série de Brackett (infrarouge moyen- E maxi de 0,8 eV) vers 1459 nm

5°orbite: série de Pfund (infrarouge lointain- E maxi de 0,6 eV) vers 2280 nm

6° orbite: série de Humphreys (infra-infra rouge- E maxi de 0,4 eV) # 3283 nm

 

Dans ces spectres, intervient dans le calcul de l'énergie, la variable NOMBRE d'ONDE (Jn) qui est fonction du niveau n de la couche (orbite) électronique sur laquelle est l’électron dans l’atome

Elle est donnée par la formule de Balmer généralisée et sa valeur est

J= RH.Z² [1 / na² -1 / nb² -... - 1/ nm2]

Jn(m-1)= NOMBRE d’ondes (nombre de raies par unité de longueur d’onde)

RH(m-1)= constante de Rydberg (v. § Spectres d’atome)

1 / na² ...etc. sont les "coefficients spectraux" où na.....nmsont les nombres entiers, qui vont en croissant de (a à m) dans l’analyse spectrale d’un corps

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