un spectre d

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Le spectre électronique de l ’hydrogène
PETIT RAPPEL
L’atome de BOHR
NOYAU
- Numéro Atomique Z = nombre de
protons (charge +e)
 symbole X pour chaque Z
- Nombre de neutrons (sans charge) A - Z
- Nombre de Masse A = p+ + no
ATOME de Bohr a un cortège
électronique Ze-. Les électrons sont sur des
trajectoires appelées orbitales
L ’atome est électriquement neutre
AX
Z
ENERGIES-SPECTRE EMISSION-HYDROGENE
Une raie du spectre correspond à une
excitation ou une désexcitation de
l’atome d’un niveau d’énergie à un autre.
Si un atome se désexcite et passe d’un niveau d’énergie Ei à un
niveau d’énergie Ef , il émet une radiation monochromatique (une
couleur) qui varie selon la quantité d’énergie émise ou absorbée :
SERIE de
UV
LYMAN
SERIE de
BALMER
visible
n=2
n=3
SERIE de
PASCHEN
n=1
IR
SPECTRE D’EMISSION DE
L’ATOME HYDROGENE
Émission de lumière
-
-
Faible
niveau
d’énergie
-
Haut
niveau
d’énergie
Lorsqu’on chauffe un atome,
on fournit de l’énergie à ses
électrons.
les électrons sont excités et
sautent sur une orbite
d’énergie supérieurs.
Émission de lumière
-
-
-
Faible
niveau
d’énergie
-
Haut
niveau
d’énergie
Lorsqu’on chauffe un atome,
on fournit de l’énergie à ses
électrons.
les électrons sont excités et
sautent sur une orbite
d’énergie supérieurs.
Émission de lumière
-
-
-
Faible
niveau
d’énergie
Haut
niveau
d’énergie
Les électrons regagnent
leur orbite initiale, ce qui
engendre une libération
d’énergie sous forme de
lumière.
En 1905, Einstein postule que ces quanta
d’énergie sont portés par des particules
de masse nulle, non chargées se propageant
à la vitesse de la lumière dans le vide ;
ces particules sont appelées « PHOTON ».
Rq : Passage d’un état
excité à un autre par
émission ou absorption
d’un photon :
Les spectres
On nomme spectre l’ensemble des photons absorbés ou
émis par une substance
Une substance absorbe ou émet un photon quand une de ses
particules passe d’un niveau d’énergie à un autre
E1
Photon
émis
Photon
absorbé
E2
Visualisation d ’un spectre d ’émission
On peut visualiser le
spectre émis par une
substance en utilisant un
instrument qui sépare le
faisceau de lumière émise
en ses longueurs d ’onde
constituantes
Utilisation d ’un spectroscope
On peut voir le détail d’un spectre en utilisant un instrument
nommé spectroscope
Fente
Prisme
Substance
émettrice
Obturateur
Écran
On obtient sur l’écran des images de la fente
Spectres d ’émission continus
Certaines substances comme les solides chauds émettent des
photons dans toutes les longueurs d ’onde : leur spectres sont
continus
400 nm
500 nm
600 nm
700 nm
i.r
u.v
Lumière visible
Des détecteurs adéquats permettent de percevoir les
photons ultraviolets ou infrarouges émis
Spectres d ’émission de raies
Certaines substances comme les éléments gazeux chauds
émettent des photons dans certaines longueurs d ’onde
seulement
C ’est le cas de l ’hydrogène
400 nm
500 nm
600 nm
u.v
Lumière visible
On nomme le type de spectre obtenu spectre de raies
700 nm
i.r
Spectre caractéristique de chaque élément chimique
Hg
Na
Ne
Origine des spectres d’émission de raies
Selon les théories atomiques modernes, les spectres de raies sont
d’origines électroniques
Les électrons d’un atome
peuvent occuper différents
niveaux énergétiques
Les niveaux d ’énergie de
l ’électron de l ’hydrogène se
calculent par l ’équation de
Rydberg : En = -2,18x10-18
n2
Des photons sont émis
lorsque des électrons excités
dégringolent des niveaux
supérieurs vers les niveaux
inférieurs
nn =
= 65
n=4
n=3
0J
-0,4x10-18J
Photons i.r
n=2
-0,8x10-18J
Photons
visibles
-1,2x10-18J
-1,6x10-18J
-2,0x10-18J
n=1
Photons u.v
ENERGIES-SPECTRE EMISSION-HYDROGENE
n=2
Spectres d ’absorption
Ampoule
Lumière
blanche
En plaçant un élément gazeux devant une source de lumière
blanche on peut obtenir le spectre d ’absorption de l ’élément
Contenant
d’hydrogène
Le spectre d ’absorption comporte des raies noires
dans les mêmes positions que les raies d ’émission
Origine des spectres d ’absorption
L ’absorption
implique les mêmes
niveaux énergétiques
que l ’émission
-0,4x10-18J
Photons i.r
n=2
-0,8x10-18J
Des photons sont
absorbés lorsque des
électrons passent des
niveaux inférieurs aux
niveaux supérieurs
nn =
= 65
n=4
n=3
0J
Photons
visibles
-1,2x10-18J
-1,6x10-18J
-2,0x10-18J
n=1
Photons u.v
Identifier un atome dans l’atmosphère d’une étoile
Spectre
d’absorption
Spectre
d’émission
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