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Structure électronique des atomes : fonctions ondulatoires et nombres quantiques

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Dans cours

CH-110: Chimie générale avancée I

Le cours comporte deux parties. Les bases de la thermodynamique des équilibres et de la cinétique des réactions sont introduites dans l'une d'elles. Les premières notions de chimie quantique sur les électrons et les liaisons chimiques, exemplifiées en chim ...

Description

Cette séance de cours explore les détails mathématiques de la structure électronique des atomes, en se concentrant sur les fonctions d'onde de l'atome d'hydrogène, la séparation des variables et les relations entre les coordonnées cartésiennes et sphériques. Il explore les fonctions des ondes radiales, les distributions de probabilité et les niveaux d'énergie, éclairant les nombres quantiques et les formes orbitales. La séance de cours couvre également les fonctions des ondes angulaires, les harmoniques sphériques et la projection du moment angulaire, fournissant un aperçu du comportement des électrons dans différentes orbitales.

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Enseignant·e·s (7)

Jacques-Edouard Moser

Professeur titulaire en chimie physique, Jacques Moser dirige actuellement le Groupe de dynamique photochimique (Groupe Moser) de l'EPFL. Jacques Moser est diplômé de l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), où il a reçu en 1982 un diplôme d'ingénieur chimiste et en 1986 un doctorat ès sciences pour sa thèse en chimie physique, menée sous la direction du Pr Michael Grätzel. En 1984 et 1985, il effectue deux séjours à l'Université Concordia de Montréal (Canada). A partir de 1986, il rejoint les laboratoires de recherche centraux de Eastman-Kodak Co. à Rochester (New York, USA) et est ensuite associé au Center for photoinduced charge transfer du NSF à l'Université de Rochester. De retour à l'EPFL, Jacques Moser dirige depuis 1991 un groupe de recherche dans le domaine de la photochimie. Il est chargé de cours à partir de 1992 et reçoit en 1998 l'habilitation ès sciences techniques et le titre de privat-docent. Il est nommé professeur titulaire en 2005. L'activité de recherche du Groupe Moser se focalise plus particulièrement sur létude de la dynamique des processus de transfert d'électron induits par la lumière aux interfaces et de séparation de charges dans des semiconducteurs nanostructurés. Le Pr Moser enseigne la chimie générale avancée (Équilibre et réactivité chimiques) en première année aux étudiants en chimie de l'EPFL. Il dispense les cours Photochemistry I et Photochemistry II aux étudiants de Master et des écoles doctorales en chimie, en énergie et en photonique. Lauréat du prix de la fondation Latsis internationale, Jacques Moser est auteur et co-auteur de près de 200 publications dans des revues scientifiques à comité de lecture (H-index = 75). Il a été président de la Société suisse de photochimie et photophysique, membre du comité international de l'European Photochemistry Association, membre de la direction centrale de la Société suisse de chimie (SSC) et membre du comité executif de la division Recherche scientifique de la SSC. Il a été le directeur de la Section de chimie et de génie chimique de l'EPFL et l'un des membres de la direction de la Faculté des sciences de base de 2007 à 2015.

Marinella Mazzanti

Enseignement et PhD A dirigé les thèses EPFL de Julie Renée Michelle Andrez, Marta Falcone, Radmila Faizova, Davide Toniolo, Luciano Barluzzi, Aurélien René Willauer, Nadir Jori, Dieuwertje Katelijn Modder, Hsueh Fang-Che, Keerthi Shivaraam Rangaraj Ananthakumar, Mikhail Batov A co-dirigé les thèses EPFL de Andreichenko Andrei Cours Chemistry of f elements CH-427 Le cours présentera les aspects plus importants de la chimie des éléments f (lanthanides et actinides) en couvrant géométrie, liai

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Physique atomique: Physique atomique

Concepts associés (32)

Harmonique sphérique

En mathématiques, les harmoniques sphériques sont des fonctions harmoniques particulières, c'est-à-dire des fonctions dont le laplacien est nul. Les harmoniques sphériques sont particulièrement utiles pour résoudre des problèmes invariants par rotation, car elles sont les vecteurs propres de certains opérateurs liés aux rotations. Les polynômes harmoniques P(x,y,z) de degré l forment un espace vectoriel de dimension 2 l + 1, et peuvent s'exprimer en coordonnées sphériques (r, θ, φ) comme des combinaisons linéaires des (2 l + 1) fonctions : avec .

Nombre quantique

Les nombres quantiques sont des ensembles de nombres définissant l'état quantique d'un système. Chacun de ces nombres définit la valeur d'une quantité conservée dans la dynamique d'un système quantique. Ce sont des nombres entiers ou demi-entiers, de sorte que les grandeurs observables correspondantes sont quantifiées et ne peuvent prendre que des valeurs discrètes : c'est une différence fondamentale entre la mécanique quantique et la mécanique classique, dans laquelle toutes ces grandeurs peuvent prendre des valeurs continues.

Nombre quantique principal

vignette|Modèle de Bohr illustrant les niveaux d'énergie d'un atome. En mécanique quantique, le nombre quantique principal, noté n, est l'un des quatre nombres quantiques décrivant l'état quantique des électrons dans les atomes. Il s'agit d'un nombre entier non nul, c'est-à-dire vérifiant . Chaque nombre n est associé à une couche électronique dans l'atome : couche K pour , couche L pour , couche M pour La distance moyenne de l'électron au noyau atomique croît en fonction de n : la couche K est ainsi la plus profonde dans l'atome, et les autres couches s'organisent de manière concentrique autour du noyau.

Nombre quantique magnétique

vignette|Levée de dégénérescence des niveaux d'énergie électroniques par effet Zeeman. En mécanique quantique, le nombre quantique magnétique, noté m, également appelé nombre quantique tertiaire, est l'un des quatre nombres quantiques décrivant l'état quantique d'un électron dans un atome. Il s'agit d'un nombre entier lié au nombre quantique azimutal l par la relation : . Il correspond à la projection du moment angulaire orbital de l'électron sur l'axe de quantification, et distingue les orbitales atomiques au sein des sous-couches électroniques.

Nombre quantique secondaire

En mécanique quantique, le nombre quantique secondaire, noté l, également appelé nombre quantique azimutal, est l'un des quatre nombres quantiques décrivant l'état quantique d'un électron dans un atome. Il s'agit d'un nombre entier positif ou nul lié au nombre quantique principal n par la relation : . Il correspond au moment angulaire orbital de l'électron, et définit les sous-couches électroniques des atomes, tandis que le nombre quantique principal n définit les couches électroniques.

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Séances de cours associées (64)

Structure électronique des atomes : atome d'hydrogène

Explore la structure électronique de l'atome d'hydrogène, couvrant les fonctions d'ondes radiales, les nombres quantiques et les sous-couches orbitales.

Chimie générale avancée I: Fonctions d'onde angulaire

Explore les fonctions des ondes angulaires, les orbitales des électrons et les nombres quantiques dans les atomes d'hydrogène.

Chimie générale avancée I: Structure atomique

Explore le spectre d'émission de l'hydrogène, les fonctions d'onde et la densité de probabilité de distribution des électrons.

Atome d'hydrogène: Équation de Schrdinger

Explore les modèles atomiques historiques, l'équation de Schrdinger pour l'atome d'hydrogène et les nombres quantiques.

Structure électronique des atomes : atome d'hydrogène

Explore la structure électronique des atomes, en mettant l'accent sur les caractéristiques et les propriétés quantiques de l'atome d'hydrogène.

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