Rappels historiques et théoriques Le modèle atomique en constante évolution!

John Dalton (1766-1844) Modèle de la boule de billard 1807

Joseph John Thomson (1856-1940) Modèle du pain aux raisins 1904

Ernest Rutherford (1871-1937) Modèle planétaire/nucléaire 1911

5.2 Théorie de la mécanique quantique 5.2.1 Limites de l’atome de Rutherford

L’atome de Rutherford ne permet pas d’expliquer les propriétés et les liaisons chimiques. L’arrangement des électrons est important. Nouvelles théories reliées à l’étude de la lumière émise ou absorbée par les atomes

Neils Bohr (1885-1962) Modèle planétaire quantifié 1913

Notions de physique de base Onde: énergie transmise sous forme de perturbation dans un milieu Exemples: collision de voitures corde de violon vagues

Caractéristiques des ondes Longueur d’onde: distance entre 2 crêtes consécutives Fréquence: nombre de longueurs d’onde qui se succèdent par seconde en un point donné

C= λ x v C : vitesse de la lumière dans le vide (3x108 m/s) λ : longueur d’onde (en m) v: fréquence (s-1)

Débat… Certains phénomènes s’expliquent par la notion de particule. On étudie alors les masses et les positions de différents corps.

Mais… D’autres phénomènes s’expliquent par la notion d’ondes (les radiations n’ont ni masse ni position)

Dualité onde-corpuscule La lumière possède certaines caractéristiques des ondes et des particules. La lumière obéit aux lois de la mécanique des ondes, elle peut être caractérisée par une longueur d’onde et une fréquence.

Selon Maxwell Planck Chaque photon de lumière possède une certaine quantité d’énergie E= h ν ou E = h c /λ h: constante ( car c = λ ν et ν= c/ λ )

Selon Einstein (en 1905) L’énergie a une masse E = mc2 Ainsi: E= mc2 = hv = h c /λ Donc: λ = h/mc

Selon Bohr L’énergie des électrons dans l’atome doit être quantifiée L’analyse des spectres apporte des précisions…

Spectroscopie Activée par un fort courant électrique, une lampe émet de la couleur. La couleur émise dépend du gaz impliqué. Chaque élément gazeux a son spectre qui lui est propre

Analyse du spectre de l’Hydrogène Émission d’ondes d’une longueur d’onde spécifique. L’atome absorbe et émet des quantités précises d’énergie. Chaque électron occupe un niveau d’énergie spécifique autour du noyau de l’atome…

Les raies du spectre correspondent aux sauts de l’électron d’un niveau supérieur vers un niveau inférieur d’énergie. La perte d’énergie est décelée par l’émission d’une lumière de couleur (de longueur d’onde) spécifique.

Limites du modèle de Bohr Le spectre de substances plus complexes (avec plusieurs raies) ne peut être expliqué par ce modèle. Nouvelle branche de la physique… les ondes, les statistiques et les probabilités entrent en jeu!

Selon Louis de Broglie (1924) Si la lumière peut avoir une dualité ondes-corpuscules, alors les petites particules aussi, dont l’électron L’électron peut être caractérisée par une longueur d’onde λ = h/mv

Mécanique et mécanique! Mécanique classique Pour expliquer le comportement des objets Ex: lois de Newton

Mécanique quantique Pour expliquer le comportement des particules très petites.

5.2.2 Principes de base de la mécanique quantique Principe d’incertitude Il est impossible de déterminer la quantité de mouvement et la position d’un électron en mouvement (Principe de Heisenberg)

Mots clefs: statistique et probabilité Deux notions à retenir: L’énergie des électrons est quantifiée Différents états d’énergie des électrons sont caractérisés par des nombres quantiques.

Comment a-t-on trouvé ces nombres quantiques??? Ils sont dérivés d’une équation mathématique nommée : L’équation d’onde de Schrödinger

Voulez-vous vraiment savoir?