J'ai cherché et cherché, oh comment j'ai cherché.

Savez-vous ce que je dis toujours à ma mère quand elle me demande de trouver quelque chose sur Internet qu'elle était pas capable de se retrouver? Je lui demande: "Etes-vous sûr que la chose que vous recherchez existe même?"

Je recherche une visualisation en 3 dimensions d'un tout (moyennement complexe, l'hydrogène n'est qu'une boule) atome qui comprend une géométrie orbitale à 3 dimensions.

1. L'atome d'hydrogène n'est pas "juste une boule".
2. Il y a aucune orbitale. En bref, à l'exception des systèmes à un électron (comme l'atome d'hydrogène), la description orbitale n'est qu'un modèle approximatif de la réalité.
3. Habituellement quand on demande à visualiser un objet physique , il veut visualiser ses «limites» physiques par rapport à un médium. La notion d'une telle «frontière» perd tout simplement son sens dans le monde microscopique: les atomes n'ont pas de «frontières» comme le font les objets macroscopiques.

S'il vous plaît. L'univers est bizarre et je veux voir.

Désolé, mais vous ne pouvez pas faire ceci: vous ne pouvez pas visualiser certaines choses dans l'Univers, vous ne pouvez pas les imaginer. Nos capacités d'imagination de visualisation & (contrairement à un atome) ont des limites, car elles sont basées en fin de compte sur nos sens qui à leur tour ont leurs limites.

Comme Paul Dirac l'a dit à ce sujet:

[…] l'objet principal de la science physique n'est pas la fourniture d'images, mais la formulation de lois régissant les phénomènes et l'application de ces lois à la découverte de nouveaux phénomènes. Si une image existe, tant mieux; mais l'existence ou non d'une image n'est qu'une question secondaire. Dans le cas des phénomènes atomiques, aucune image ne peut exister au sens habituel du mot `` image '', par lequel on entend un modèle fonctionnant essentiellement sur des lignes classiques. On peut cependant étendre le sens du mot «image» pour inclure toute manière de regarder les lois fondamentales qui rend évidente leur autoconsistance . Avec cette extension, on peut progressivement acquérir une image des phénomènes atomiques en se familiarisant avec les lois de la théorie quantique.

Je recherche une visualisation en 3 dimensions d'un atome entier (modérément complexe, l'hydrogène n'est qu'une boule) qui comprend une géométrie orbitale en 3 dimensions.

3 dimensions ne sont que assez pour représenter la fonction de densité de probabilité de l'hydrogène. Étant donné que l'origine est l'emplacement du noyau, chaque point dans l'espace tridimensionnel aura une densité de probabilité correspondante de l'électron se trouvant au point.

Pour l'hélium, 6 dimensions seraient nécessaires pour représenter le densité de probabilité. En effet, pour chaque paire de points où se trouvent le noyau et le premier électron, chaque point de l'espace tridimensionnel sera associé à une densité de probabilité pour le deuxième électron. Comprenant cela, je recommanderais les chiffres de 2-Densité de particules: mouvement corrélé des électrons comme prochaine étape dans la visualisation d'un atome au-delà de l'hydrogène.

En fait, malgré la réponse que vous avez acceptée, ces orbitales peuvent être visualisées. La façon dont cela est fait, c'est qu'une isosurface de la densité de probabilité peut être tracée. Autrement dit, une surface de probabilité constante autour du noyau peut être visualisée.

Il y a une chose étrange, c'est qu'il n'y a pas de façon unique de visualiser les orbitales sur la molécule. La manière dont vous choisissez de visualiser les orbitales dépendra du type d'informations chimiques que vous souhaitez avoir.

Je recommande un logiciel comme Avogadro pour visualiser les molécules.

Il y a déjà suffisamment de réponses à votre question. mais je veux aussi partager mon opinion;). Pré-note: Orbital ne signifie pas électron, ce que vous pouvez visualiser est juste où il sera susceptible de se trouver, ce qui est fondamentalement un orbitale.

Tout d'abord, vous ne pouvez pas visualiser une orbitale car elle a 3 variables indépendantes (uniquement dans le cas de l'hydrogène comme l'atome. pour les autres atomes ayant 2 électrons ou plus, il est supérieur à 3), pour visualisez-le vous avez besoin d'une vision 4-D , ce qui n'est certainement pas possible . Mais vous pouvez visualiser une partie de sa fraction, comme 99% en utilisant des nuances. Là où il est le plus susceptible de se trouver, vous pouvez le rendre plus sombre ou là où il ne sera probablement pas trouvé, laissez-le blanc

1s Orbital

Orbital 2s

Orbital 2p

Il existe un autre moyen mais cela n'a pas l'air sympa, la façon dont nous enfermons quelques volumes consécutifs pour décrire la densité de probabilité de trouver un électron dans le volume respectif (Quelque chose comme des couches) (L'image de droite est le graphique de contour , celle de gauche est comme ci-dessus).

Si vous vous déplacez sur n'importe quelle ligne, vous vous retrouverez dans une zone où la densité de probabilité est la même. Celles-ci sont appelées isosurfaces . Ceux-ci peuvent être très fantaisistes, agréables à visualiser. Voici quelques surfaces limites Iso de certaines orbitales. Attention: aucune de ces images ne montre des images d'orbitales, ce ne sont que des surfaces limites. (Dans de nombreux livres, ces images font référence à des images orbitales sans aucune précision qui peut être trompeuse)

Les orbitales ne sont que des fonctions mathématiques qui se rapprochent de l'état quantique d'un électron. Non seulement les orbitales ne représentent pas visuellement les atomes, mais les orbitales n'ont pas d'existence physique, ce ne sont que des objets mathématiques.

Pour vraiment visualiser les atomes , nous devons utiliser une définition topologique de l'atome qui utilise la densité électronique $ \ rho $ , puis tracez cette densité en 3D à l'aide d'un logiciel de calcul.

Une définition topologique de l'atome est comme un région de l'espace réel délimitée par des surfaces à travers lesquelles il y a un flux nul dans le champ de vecteurs de gradient de la densité électronique. Ainsi, une surface interatomique satisfait la condition aux limites "flux nul" pour chaque point $ \ mathbf {r} _s $ sur la surface atomique

$$ \ nabla \ rho (\ mathbf {r} _s) \ cdot \ mathbf {n} (\ mathbf {r} _s) = 0 $$

et où $ \ mathbf {n} (\ mathbf {r} _s) $ est le vecteur unitaire normal à la surface.

La forme d'un atome libre est bien représentée par la symétrie sphérique, mais les atomes dans les molécules ont des formes très différentes. Même le même type d'atome peut avoir des formes et des volumes différents (et donc des propriétés physiques et chimiques différentes) dans différentes molécules. Quelques exemples de petites molécules (vous pouvez vérifier, par exemple, que les atomes H ont des formes et des volumes différents sur différentes molécules)