Qu’est-ce qu’une orbitale P ?

Une orbitale p est le type d’orbitale atomique dans laquelle se trouve un électron situé dans le deuxième sous-niveau le plus bas d’une couche d’électrons ou d’un niveau d’énergie principal dans un atome donné. En d’autres termes, les orbitales p représentent les deuxièmes sous-niveaux d’énergie dans chaque couche ou niveau d’énergie principal.

Selon la théorie quantique, les électrons d’un atome ne peuvent être situés nulle part, mais sont confinés dans des régions de l’espace appelées orbitales atomiques. Ces orbitales sont divisées en différents niveaux et sous-niveaux d’énergie, et les orbitales p représentent l’un de ces sous-niveaux. En fait, ils représentent le deuxième sous-niveau par ordre croissant d’énergie. Les autres types d’orbitales atomiques sont les orbitales s, d et f.

Comme on le verra plus loin, l’orbitale p dans p vient du mot polaire, et fait référence au fait que les différentes orbitales p pointent vers les pôles opposés des axes de coordonnées cartésiennes.

p nombres quantiques orbitaux

Les orbitales atomiques sont définies par les trois premiers nombres quantiques qui sont :

• n – Nombre quantique principal ou niveau d’énergie (il peut supposer n’importe quel nombre naturel à partir de 1, c’est-à-dire 1, 2, 3, …)
• l – Nombre quantique secondaire ou moment cinétique (ne peut prendre que des valeurs de 0 à n-1)
• m _l – Nombre quantique magnétique (ne peut prendre que des valeurs entières entre –l et l)

Ce qui définit le type d’orbite est le nombre quantique secondaire, l, ou nombre de moment cinétique. Le tableau suivant montre les valeurs de l pour les différents types d’orbitales

Comme on peut le voir, les orbitales p sont caractérisées par un moment cinétique égal à 1. Mais, pour chaque niveau d’énergie, le moment cinétique ne peut prendre que des valeurs allant de 0 à n-1 . Pour cette raison, dans le niveau n=1, il ne peut y avoir p orbitales, puisque, dans ce cas, l ne peut être que zéro.

En quelques mots, à partir du niveau 2, on peut trouver des orbitales p, et on les différencie en mettant la valeur de n devant elles (2p, 3p, 4p, etc.)

Forme de l’orbitale p

Les orbitales atomiques décrivent une région de l’espace où vous êtes susceptible de trouver un électron tournant autour du noyau. Selon le type d’orbite en question, ladite région aura une forme particulière. Dans le cas des orbitales s, par exemple, il s’agit d’une sphère, mais dans le cas des orbitales p, celles-ci ont la forme de deux lobes ou de sphères aplaties avec le noyau entre les deux. Vous pouvez imaginer une orbitale p comme prendre deux ballons de fête de la même taille et les attacher ensemble aux extrémités inférieures.

Bien que ce soit la manière courante de représenter les orbitales atomiques, il est important de comprendre qu’elles n’ont pas en réalité des limites aussi nettes que le suggère l’image. En fait, ces chiffres correspondent à la zone où l’électron est le plus susceptible de se trouver, mais l’électron peut se trouver en dehors de cette région de l’espace et être toujours dans une orbitale p.

Une façon plus réaliste de regarder les orbitales p est comme une densité de points qui sont plus concentrés près du noyau et plus éloignés à mesure que nous nous en éloignons. Cela peut être mieux compris en regardant la figure suivante.

Cette figure donne une image plus réaliste de ce qu’est une orbitale p. Comme on peut le voir, la densité des points est plus grande dans une région qui a une forme similaire à celle illustrée sur la première figure, mais il n’y a pas de frontière définie qui enferme une orbitale p, ni aucune autre orbitale atomique, oui allons-y.

Un point clé concernant les orbitales p est que le plan qui sépare les deux lobes est ce qu’on appelle un plan nodal. Cela signifie que c’est la seule région de l’espace dans laquelle un électron p ne peut jamais se trouver (la probabilité de trouver un électron p dans le plan nodal est 0).

Orientation des orbitales p

Les orbitales atomiques peuvent avoir des orientations différentes selon leur nombre quantique magnétique _, ml . Puisqu’il y a 3 valeurs possibles de moment magnétique pour les orbitales p (-1, 0, +1), alors il y a 3 orbitales p différentes pointant dans trois directions différentes.

Ces orientations coïncident avec les directions des trois axes de coordonnées cartésiennes, x, y et z , de sorte que ces orbitales p sont appelées respectivement np _x , np _y et np _z (ici n fait référence au niveau d’énergie). dans la figure suivante.

Exemples d’orbitales p

• 4p _x représente une orbitale p dans le quatrième niveau d’énergie (n=4) orientée selon l’axe x.
• 2p _z représente une orbitale p dans le second niveau d’énergie (n=2) orientée selon l’axe z.
• 3p _y représente une orbitale p dans le troisième niveau d’énergie (n=3) orientée selon l’axe y.

Les références

En ligneBarradas S., Francisco (2016). Les orbitales dans l’enseignement de la chimie : une analyse à travers sa représentation graphique. Thèse de doctorat. Extrait de https://eprints.ucm.es/id/eprint/40501/1/T38136.pdf

Nombres quantiques (14 janvier 2020). Récupéré de https://cursoparalaunam.com/los-numeros-cuanticos

Merriam Webster. (sd). orbitale p. Dans le dictionnaire Merriam-Webster.com . Extrait de https://www.merriam-webster.com/dictionary/p%20orbital

Orbitales atomiques et configuration électronique. (29 octobre 2020). Extrait de https://espanol.libretexts.org/@go/page/2310