'électron de l'atome d'hydrogène est en mouvement incessant autour du noyau chargé positivement. Mais à la question "Quelle est sa trajectoire?" ,la Mécanique quantique nous dit qu'il ne nous est pas possible de répondre !

a notion de trajectoire n'a plus de sens pour un électron à l'intérieur d'un atome. Tout ce que nous pouvons connaître de l'électron dans l'atome d'hydrogène est la probabilité de le trouver au voisinage d'un point.

récisons cette notion par une analogie: de même qu'un joueur de dés ne peut pas prévoir avec certitude le résultat d'un lancer, de même on ne peut pas affirmer qu'on rencontrera l'électron en un point donné. Mais, de même que le lanceur de dés peut affirmer que la probabilité de tirer un 2 est de 1/6 (une chance sur six), par exemple, de même le chimiste quantique peut calculer la probabilité de trouver l'électron au voisinage du point choisi.

récisons comment varie cette probabilité de présence dans l'atome d'hydrogène. Pour un atome isolé, c'est-à-dire sans interaction avec d'autres atomes, toutes les directions de l'espace sont équivalentes. La probabilité de présence ne dépend donc que de la distance r de l'électron au noyau.


Nuage électronique de l'atome d'hydrogène

a probabilité de présence de l'électron ne s'annule que lorsque la distance au noyau tend vers l'infini. Le nuage électronique n'a donc pas de limite précise et on ne peut assimiler l'atome d'hydrogène isolé à une sphère rigide de rayon déterminé. Par contre, on peut calculer la probabilité de trouver l'électron à l'intérieur d'une sphère de rayon donné: ainsi, la probabilité de trouver l'électron à l'intérieur d'une sphère de rayon r=2,97.10^-10m est de 0,999; on a seulement 1 chance sur 1000 de le rencontrer à l'extérieur de cette sphère!

Le caractère lacunaire de l'atome d'hydrogène

orsque l'on compare l'ordre de grandeur des distances rencontrées lors de l'étude de l'atome d'hydrogène, on remarque que l'électron et le proton, assimilés à des sphères, ont des rayons de l'ordre de 10^-15m.

Remarque : les distances qui interviennent dans l'étude des atomes sont très petites, et il est commode d'utiliser des sous-multiples du mètre pour les mesurer:

le picomètre (symbole: pm) qui vaut 10^-12m ;
le nanomètre (symbole: nm) qui vaut 10^-9m ;
Pendant longtemps, on a utilisé également l'angström (symbole: Å) qui vaut 10^-10m, soit 100 pm ou encore 0,1 nm.

e plus, la région dans laquelle l'électron se déplace est une sphère d'environ 5.10^-11m de rayon, donc 10 000 fois plus grand que les précédents! Entre l'électron et le proton, il n'y a que le vide. On dit pour cela que l'atome d'hydrogène a une structure lacunaire.