L’histoire de l’atome

1/ Les grecs (v° siècle avant J.-C.) Au commencement, Démocrite, (460-370 av. J.C.) 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 « Atomos »

L'eau, l'air, la terre et le feu. C’est la théorie des quatre éléments Mais, deux philosophes grecs: Aristote, (384-322 av. J.C.) et Empédocle (490-435 av. J.C.) proposèrent 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 »).

Aristote approfondissa ce modèle en attribuant des qualités à chacun de ces éléments: Cette théorie perdura jusqu'au début du 18 ème siècle.

2/ La révolution de Dalton (1766 - 1844) Le père de la théorie atomique, John Dalton , scientifique anglais, prouva scientifiquement la théorie de Démocrite par des expériences. (1808) 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 ) Cependant, son modèle n’expliquait pas les phénomènes électriques comme la conduction électrique. John Dalton(1766-1844)

3/ Les modèles de Thomson et Rutherford (fin 19ème siècle) Pour expliquer les phénomènes électriques comme la conduction, Joseph John Thomson (1856-1940) montre, en 1891, la présence de particules chargées négativement dans l’atome qu’il appelle électrons. 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. Joseph John Thomson (1856-1940)

Thomson établit en 1902 la théorie du «Plum pudding » (traduction: cake aux raisins) sur la structure: Un atome serait, pour lui, comme une sphère briochée électriquement positive, et contenant des électrons éparpillés (raisins) chargés négativement.

Un immense vide existe entre le noyau et les électrons. Grâce à l’expérience de la feuille d’or, Ernest Rutherford décrit l’atome plus en détail: il découvre, en 1911: - Un noyau situé au milieu de l’atome, de charge positive, 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 nouvelle particule: Le proton. (1916) Rutherford créa donc un nouveau modèle atomique: le « modèle planétaire de l’atome. » Ernest Rutherford (1871-1937)

Expérience de Rutherford

« Le modèle planétaire » de Rutherford L'atome est surtout constitué de vide. Au centre de l'atome est concentrée la charge positive dans le noyau. Ce noyau est extrêmement petit et dense comme le soleil. L'atome est neutre: Les électrons négatifs gravitent autour du noyau positif comme les planètes autour du soleil.

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. Bohr , en 1913, explique ces points et crée le modèle de Bohr. Niels Bohr (1885-1962)

Modèle de Bohr Ce modèle est peu différent de celui de Rutherford: Bohr indique juste que les électrons ne peuvent appartenir qu’à des couches particulières .

4/ L’apport de la mécanique quantique Einstein (1879-1955), père fondateur de cette théorie QUANTIQUE superpuissante et jamais mise en défaut, a aussi apporté sa pierre à l’édifice. En utilisant cette mécanique, Werner Heisenberg (1901-1976) et Ernest Shrodinger (1887/1961) démontrent, en 1925, qu'il est impossible de connaître en même temps la vitesse et la position de l'électron. Conséquence : on ne considère plus l'électron comme une petite boule mais comme quelque chose qui serait à l'origine d'un nuage appelé nuage électronique. La notion de probabilité et de hasard sur la vitesse et la trajectoire des électrons est désormais la règle! Einstein (1879-1955)

Le modèle actuel dit de « Schrodinger » C’est un modèle probabiliste: cela signifie que l’on ne sait pas dire à quelle vitesse et comment se déplace l’électron. On donne seulement des probabilités.

5/ 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)

Résumé de l’histoire de l’atome

Pour résumer la situation

La constitution de l’atome d’aluminium

La constitution de l’atome d’URANIUM Remarque: les électrons ne sont pas tous représentés

Ce qui différencie tous les matériaux: C’est donc le noyau et le nombre d’électrons qui tournent autour du noyau Mendéleiev a ainsi classé les différents atomes (dits « éléments chimiques ») dans un grand tableau que l’on appelle la classification périodique.

La classification périodique

Pour approfondir: la molécule est un assemblage d’atomes liés entre eux grâce à des liaisons chimiques.une liaison chimique est la mise en commun de deux électrons. La molécule d’eau: