L’histoire de l’atome 1

1/ Démocrite Démocrite, (- 460 / -370 ) un philosophe grec, pensait que la matière était composée de minuscules et invisibles particules: Les atomes ( du grec « atomos »: qu’on ne peut diviser). DEMOCRITE Voir diapo suivante « Atomos » 2

L'eau, l'air, la terre et le feu. C’est la théorie des quatre éléments 2/ Aristote et Empédocle Aristote, (- 384 / -322 ) et Empédocle (- 490 / -435), des philosophes grecs proposent que toute matière soit composée de 4 éléments : L'eau, l'air, la terre et le feu. C’est la théorie des quatre éléments Exemple: lors de la combustion d’un morceau de bois, il y a production de fumée (« feu »), de fumée (« l’air »), de vapeur (« eau ») et de cendre (« la terre »). Cette théorie perdura jusqu'au début du 19 ème siècle !!!

La théorie d’Aristote règne pendant 2100 ans !!! Imaginez vous : - 350 Imaginez vous : La théorie d’Aristote règne pendant 2100 ans !!! Et elle est fausse 1808

3/ Dalton (1766 - 1844) John Dalton(1766-1844) Le père de la théorie atomique, John Dalton , physicien anglais, prouve scientifiquement que la théorie de Démocrite est vraie (il fait des expériences. En effet, il savait que la masse se conservait lors d’une réaction chimique. En 1808, il démontra que deux gaz (dihydrogène H2 et dioxygène O2 ) se combinent toujours dans des proportions de poids simples, comme les billes de Démocrite. (8 g de O2 + 1 g de H2 = 9 g d’eau H2O ) Pour lui, la matière est donc constituée d’atomes. John Dalton(1766-1844) 6

électrons 4/ Joseph John Thomson Voir diapo suivante Pour expliquer les phénomènes électriques comme la conduction, Joseph John Thomson (1856-1940), physicien anglais, montre, en 1891, la présence de particules chargées négativement dans l’atome qu’il appelle Mais Thomson n’est pas fou! Il sait que les atomes sont électriquement neutres: Il en conclut que si l’atome contient des électrons chargés négativement, il doit forcément contenir des charges positives pour compenser. électrons Voir diapo suivante Joseph John Thomson (1856-1940) 7

Thomson établit donc en 1902 la théorie du «Plum pudding » (traduction: cake aux raisins): Un atome serait, pour lui, comme une:  sphère briochée chargée positivement, et contenant des  électrons éparpillés (raisins) chargés négativement. Voir diapo suivante 8

Le proton (1916) 5/ Ernest Rutherford (1871 – 1937) Ernest Rutherford, physicien Néo-Zélandais: Grâce à l’expérience de la feuille d’or , il découvre, en 1911: Un noyau chargé positivement au milieu de l’atome, très très petit et très dense. Il démontre aussi que: Les électrons « - » tournent (il utilise le mot « gravitent ») autour du noyau. Un immense vide existe entre le noyau et les électrons. La charge positive du noyau est portée par une particule constituante du noyau: Ernest Rutherford (1871-1937) Le proton (1916) Rutherford créa donc un nouveau modèle le « modèle planétaire de l’atome. » 10

Le modèle planétaire de Rutherford L’atome est électriquement neutre ENTRE LE NOYAU ET LES ELECTRONS: Le VIDE ELECTRONS: Charge: « - » Orbitent autour de l’atome comme les planètes autour du Soleil. NOYAU: Charge: « + » Très petit Très dense Au milieu de l’atome comme le Soleil au milieu du Système Solaire. L’atome est électriquement neutre Autant de « + » que de « - » 11

Mais le modèle de Rutherford n’expliquait pas: - L’émission de lumière - Les allées et venues des électrons. - Pourquoi les électrons ne s’écrasent pas sur le noyau. Niels Bohr , en 1913, explique ces points et crée le modèle de Bohr.

6/ Niels Bohr (1885 / 1962) Physicien danois 6/ Niels Bohr (1885 / 1962) Physicien danois. Bohr , en 1913, découvre que les électrons ont des orbites particulières. Il complète le modèle planétaire . Niels Bohr (1885-1962) Ce modèle est quasiment identique à celui de Rutherford: il indique juste que les électrons ne peuvent appartenir qu’à des orbites particulières Voir diapo suivante 13

Comparaison des modèles de Rutherford et Bohr

7/ L’apport de la mécanique quantique par HEISENBERG et SCHRODINGER Einstein (1879-1955), physicien allemand, père fondateur de cette MECANIQUE QUANTIQUE superpuissante et jamais mise en défaut. En utilisant cette mécanique, Werner Heisenberg (1901-1976), physicien allemand et Ernest Shrodinger (1887-1961), physicien autrichien démontrent, en 1925, qu'il est IMPOSSIBLE de connaître en même temps la vitesse et la position de l'électron. Ils établissent un modèle probabiliste de l’atome. Conséquences : l’atome est formé d’un noyau et d’un nuage d’électrons. On ne connait pas précisément leur vitesse et leur trajectoire mais seulement leur probabilité. Einstein (1879-1955)

Cumul de probabilités de présence de l’électrons autour du noyau

8/ Dernière découverte sur le noyau En 1932, la découverte du neutron par James Chadwick (1891– 1974), permet de connaître la composition totale du noyau: Des neutrons électriquement neutres Des protons électriquement positifs. Ces neutrons assurent la stabilité et l’immense cohésion du noyau par des forces de liaisons gigantissimes. James Chadwick (1891-1974) 17