Le terme nuage d’électrons décrit la zone autour d’un noyau atomique où les électrons sera probablement. Il est également décrit comme l’orbite « floue » d’un électron atomique.

Un électron lié au noyau d’un atome est souvent considéré comme étant en orbite autour du noyau de la même manière qu’une planète tourne autour d’un soleil, mais ce n’est pas une visualisation. Un électron n’est pas lié par la gravité, mais par le Coulombforce, dont la direction dépend du signe de la charge des particules., (Rappelez-vous, les opposés s’attirent, donc l’électron négatif est attiré par le proton positif dans le noyau.) Bien que les forces de Coulomb et de gravitation dépendent inversement du carré de la distance entre les objets d’intérêt, et que les deux soient des forces centrales, il existe des différences importantes. Dans l’image classique, une particule chargée en accélération, comme l’électron (un corps tournant change de direction, donc il accélère toujours) devrait rayonner et perdre de l’énergie, et donc spiraler vers le noyau de l’atome—mais ce n’est pas le cas.,

puisque nous parlons d’un très petit système (microscopique), un électron doit être décrit en utilisant des règles de mécanique quantique plutôt que les règles classiques qui régissent le mouvement planétaire. Selon la mécanique quantique, un électron peut être une onde ou une particule, selon la façon dont il est mesuré. En raison de sa nature ondulatoire, nous ne pouvons jamais prédire où dans son orbite autour du noyau un électron sera trouvé. Nous ne pouvons qu’

calculer s’il y a une forte probabilité qu’il soit situé à certains moments, lorsqu’une mesure est prise.,

l’électron est donc décrit en termes de distribution de probabilité ou de densité de probabilité. Cela n’a pas de points de coupure définis; ses bords sont quelque peu flous. D’où le terme « nuage d’électrons.” Ce « trouble” distribution de probabilité prend différentes formes, en fonction de l’état de l’atome. À température ambiante, la plupart des atomes existent dans leur état de sol (énergie la plus basse). Si de l’énergie est ajoutée—en tirant un laser dessus, par exemple—les électrons externes peuvent « sauter” à un état plus élevé (pensez à une orbite plus grande, si cela aide)., Selon la mécanique quantique, il n’y a que certains états spécifiques auxquels un électron peut sauter. Ceux-ci sont étiquetés par des nombres quantiques. Les lettres qui désignent les nombres quantiques de base sont n, l et m, où n est le nombre quantique principal ou d’énergie, l se rapporte au moment angulaire orbital de l’électron et m est un nombre quantique magnétique. Le nombre quantique principal n peut prendre des valeurs entières de 1 à l’infini. Pour le même électron, l peut être n’importe quel entier de 0 à (n -1), et m peut avoir n’importe quelle valeur entière de– l à L. par exemple, si n = 3, Nous pouvons avoir des états avec l = 2, 1 ou 0. , Pour l’état, avec n = 3 et l = 2, nous avons pu m = -2, -1, 0, 1, ou 2.

Chaque ensemble de nombres quantiques n, l, m décrit une distribution de probabilité différente pour l’électron. Un n plus grand signifie que l’électron est le plus susceptible d’être trouvé plus loin du noyau. Pour n = 1, l et m doivent être 0, et le nuage d’électrons autour du noyau est sphérique. Pour n= 2, l = 0, Il existe deux coquilles sphériques concentriques de probabilité autour du noyau. Pour n = 2, l = 1, le nuage est plus en forme d’haltères. On peut même avoir une forme de Marguerite quand l = 3. Les distributions peuvent devenir assez compliquées.,

L’expérience a vérifié ces distributions pour les atomes à un électron, mais les calculs de la fonction d’onde peuvent être très difficiles pour les atomes ayant plus d’un électron dans leur enveloppe externe. En fait, lorsque le mouvement de plus d’un électron est pris en compte, il peut prendre des jours pour que le plus grand ordinateur produise des distributions de probabilité même pour un État de basse altitude, et des approximations simplifiantes doivent souvent être faites.,

dans l’ensemble, cependant, l’équation d’onde mécanique quantique, telle que développée par Schrödinger en 1926, donne une excellente description de la façon dont le monde microscopique est observé pour se comporter, et nous devons admettre que si la mécanique quantique peut ne pas être précise, elle est exacte.