Modèles atomiques

 

Le carbone a 2 électrons sur la 1ere couche qui ne peut contenir que 2 électrons au maximum:


et 4 électrons sur la 2e couche qui pourrait en abriter 8 en tout:

Représentation de l’atome

L’atome est si petit qu’il est impossible de le voir. Par contre on peut se le représenter:

il suffit d’un peu d’imagination.

Notre représentation de l’atome a beaucoup changé depuis son apparition dans la philosophie en Grèce. Comme toute représentation, elle évolue en fonction de nos connaissances.

Vers 1850, on se représente l’atome comme une sphère électriquement neutre.


Par exemple le carbone.

En 1897, on découvre que l’électricité n’est pas un fluide (continu) mais un ensemble de particules (discontinues) qui portent une charge négative: on les nomme «électrons».  On représente alors l’atome comme une sorte de pain aux raisins: une pâte positive qui renferme des grains négatifs (les électrons).


Ici on voit le carbone avec ses 6 électrons.

En 1911, En bombardant une feuille d’or avec un puissant rayonnement alpha, Ernest Rutherford a la surprise de constater que l’atome est surtout constitué de vide et que les charges positives sont toutes concentrées dans un noyau central. Ici les 6 électrons du carbone occupent l’espace sphérique autour du noyau.

1.






2.

1913 Modèle de Bohr

En 1913, Nils Bohr propose une nouvelle image de l’atome qui s’accorde mieux avec les expériences. Il reprend l’image du modèle planétaire d'Ernest Rutherford qui décrit l'atome  comme un noyau chargé positivement, autour duquel se déplacent les électrons chargés négativement. Il émet quelques hypothèses révolutionnaires:

Suite du cours: l’atome

Suite du cours: le tableau périodique

Suite du cours: la liaison chimique

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vers 1850

1897

1911 Ernest Rutherford

Pour des raisons pratiques, nous représentons les atomes à 2 dimensions:


Le carbone (C) a un numéro atomique = 6

Modèle en couches et sous-couches

Modèle à orbitales

3

4 ...

2

1

Les électrons ne peuvent pas se trouver n’importe où dans un atome. Ils tournent sur des orbites stationnaires: sur ces orbites privilégiées, les électrons ne perdent pas d’énergie. Ils devraient normalement finir leur course en chutant sur le noyau comme le voudrait la physique classique (comme les satellites autour de la Terre). Mais ce n’est manifestement pas le cas, d’où cette hypothèse.


Les électrons “gravitent” sur des orbites qui correspondent à différents niveaux d’énergie discontinus.


On dit que l’énergie est quantifiée.


Les orbites sont numérotées: n = 1, 2, 3, 4, ...

du centre vers la périphérie de l’atome.

3.








4.

On trouve au maximum                  électrons par couche.


La première orbite ( 1 ) peut contenir au maximum 2 électrons.

La deuxième orbite ( 2 ) peut contenir au maximum 8 électrons.

La troisième orbite ( 3 ) peut contenir au maximum 18 électrons.

La quatrième orbite ( 4 ) peut contenir au maximum 32 électrons.



Les électrons peuvent passer d’une orbite stable à l’autre en échangeant des “paquets” d’énergie ou “quantum d’énergie” qu’on appelle photon.

Il a donc:

  1. 6 protons (+) dans le noyau

  2. 2 électrons (-) sur la 1ere orbite

  3. 4 électrons (-) sur la 2e orbite

En 1932, l’anglais James Chadwick découvre une nouvelle particule nucléaire (particule dans le noyau de l’atome): le neutron.