L’histoire de l’atome

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 »

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)

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)

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

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. »

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 « - »

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

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)

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Ce qui différencie tous les matériaux: C’est le noyau (constitué de protons et de neutrons) et le nombre d’électrons qui tournent autour du noyau. Mendeleïev a ainsi classé les différents atomes (dits « éléments chimiques ») dans un grand tableau que l’on appelle la classification périodique. Voir aussi diapo suivante

Complète le tableau ci-dessus en regardant les vidéos 2/ Composition de quelques atomes Répondre sur le cahier après avoir collé la feuille   atome d’Hydrogène atome de Carbone atome de Fer Nombre de charges « + » Nombre de charges « - » Dessin de l’atome Complète le tableau ci-dessus en regardant les vidéos 1/ Comment appelle-t-on la partie centrale de l’atome? Quelle est sa charge électrique? 2/ Comment appelle-t-on les petites particules en mouvement autour de la partie centrale? Quelle est leur charge électrique? 3/ Pourquoi dit-on qu’un atome est électriquement neutre?

Exercice: Réponds aux questions ci-dessous sur ton cahier Atome Hydrogène Hélium Lithium Béryllium Bore Carbone Azote Oxygène Fluor Néon Sodium Magnésium Aluminium Nbre de charge + dans le noyau 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Symbole H  He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Atome Silicium Phosphore Soufre Chlore Argon Potassium Calcium Cuivre Fer Zinc argent Iode Nbre de charge + dans le noyau 14 15 16 17 18 19 20 29 26 30 47 53 Symbole  Si P S Cl Ar K Ca Cu Fe Zn Ag I 1/ Dessine l’atome de Bore. 2/ De quel atome s’agit-il? 3/ L’atome de potassium possède 19 charges « + » dans le noyau. Combien possède-t-il d’électrons? 4/ Cette particule est-elle un atome?

Une longue période s’écoule. La théorie des 4 éléments règne ! 2/ Quelle est la structure d’un atome? A/ Activité 1 : Histoire de l’atome QUI ? + Date de naissance et de mort + nationalité QUAND ? QUOI ? La matière est composée de minuscules et invisibles particules qu’il nomme atomes. (du grec atomos : indivisibles). Démocrite (-460 / -370), philosophe grec. -430avt JC L'Univers est formé de quatre éléments: la terre, l'eau, l'air et le feu. Cette théorie des 4 éléments dure jusqu’à la fin du 18ème siècle. Empédocle et Aristote (-384 -322) (-490  - 435) , physiciens grecs. -350avt JC Une longue période s’écoule. La théorie des 4 éléments règne !

Il confirme la théorie de Démocrite par des expériences. La matière est composée de particules indivisibles et massiques appelées atomes. John Dalton (1766 - 1844), physicien anglais. 1808 JJ. Thomson (1856 - 1940), physicien anglais Découvre l’électron, particule chargée négativement dans l’atome. Enonce la théorie du « Plum pudding ». Atome = brioche chargée positivement avec électrons chargés négativement. 1891 Il découvre le noyau de l’atome, chargé positivement. Il démontre que les électrons « gravitent » autour du noyau et qu’il existe du vide entre les électrons et le noyau Enonce sa théorie du modèle planétaire de l’atome. En 1916, il découvre le proton. Ernest Rutherford (1871-1937), physicien Anglais 1911 Niels Bohr (1885/1960), physicien Danois. Fonde un nouveau modèle basé sur celui de Rutherford: les électrons ne peuvent que des orbites particulières 1913 Erwin Schrödinger (1887/1961), physicien autrichien. Werner Heisenberg, (1901-1976), physicien allemand Nouvelle théorie : la mécanique quantique. L’atome est formé d’un noyau et d’un nuage d’ électrons. C’est un modèle probabiliste. 1925