Introduction

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Coloration de flammes
Applications
Substances chimiques utilisées
Tubes à décharge
(Entladungslampen)
Spectres d‘émission et
d‘absorption


http://www.ostralo.net/3_animations/s
wf/spectres_abs_em.swf
http://jersey.uoregon.edu/elements/Ele
ments.html
Le spectre de la lumière
blanche
Prisme
Collimateur
Film enregistreur
Les spectres d‘émission
Prisme
Collimateur
Film
enregistreur
Gaz chauffé
Les spectres d‘absorption
Prisme
Collimateur
Film enregistreur
Le modèle de Bohr


Niels Bohr, physicien
danois,
prix Nobel en 1922
Rappel: Le modèle de Bohr
neutrons
électriquement
neutres
protons
chargés
positivement
noyau
atomique
enveloppe
de l‘atome
Le modèle de Bohr
Couche K
neutrons
électriquement
neutres
protons
chargés
positivement
noyau
électrons
chargés
négativement
couche L
couche M
enveloppe
de l‘atome
Le modèle de Bohr
Nombre maximal d‘électrons
de la couche n = 2 * n 2
Couche
Numéro couche n
K
L
M
N
O
P
Q
1
2
3
4
5
6
7
2n2
=
=
=
=
=
=
=
2
2
2
2
2
2
2
*
*
*
*
*
*
*
Nombre d‘électrons max
1
2
3
4
5
6
7
2
2
2
2
2
2
2
2
8
18
32
50
72
98
Exemple: Modèle de Bohr de Al
27
- 13 Al
27 nucléons
Dont 13 protons, donc aussi 13 électrons pour garantir l‘électroneutralité.
14 neutrons
Couche K max. 2 e-
13
14
Couche L max. 8 eCouche M:
Il reste 3 e- à placer
La couche M est la couche
de valence
Buts du modèle de Bohr

Le modèle de Bohr
permet d‘expliquer
les spectres de raies
et de calculer les
longueurs d‘onde
des raies pour des
atomes très simples.
Postulats de Bohr

Seulement des
orbites bien définies
sont permises à la
circulation de
l’électron
Postulats de Bohr

A chaque orbite
correspond un
niveau énergétique
bien défini; aussi
longtemps que
l’électron séjourne
sur une orbite
déterminée, son
énergie reste
constante
Postulats de Bohr

En sautant d’une
orbite sur une autre,
l’électron échange
avec le milieu
ambiant la
différence en
énergie entre les
niveaux
énergétiques
Application



Le modèle de Bohr permet d’expliquer
le spectre d’émission et d’absorption de
l’atome d ’hydrogène
http://www.physics.uoguelph.ca/applets
/Intro_physics/kisalev/java/atomphoton
/index.html
http://www.colorado.edu/physics/2000/
quantumzone/bohr.html
Absorption
E
E4
E3
E2
E1
L’électron se trouve dans
l’état fondamental
Absorption
E
E4
E3
E2
E1
excitation
chaleur, lumière,
décharge électrique
L’électron se trouve dans
l’état fondamental
Absorption
E
E
E4
E3
E2
E1
excitation
chaleur, lumière,
décharge électrique
L’électron se trouve dans
l’état fondamental
E4
E3
E2
E1
L’électron se trouve dans
un état excité
Absorption
E
E
Energie reçue par l’électron: E = E4 - E1 > 0
E4
E3
E2
E1
excitation
E
chaleur, lumière,
décharge électrique
L’électron se trouve dans
l’état fondamental
E4
E3
E2
E1
L’électron se trouve dans
un état excité
Emission
E
E4
E3
E2
E1
L’électron se trouve dans
un état excité
Emission
E
E4
E3 désexcitation
E2
émission de lumière
E1
L’électron se trouve dans
un état excité
Emission
E
E
E4
E3 désexcitation
E2
émission de lumière
E1
L’électron se trouve dans
un état excité
E4
E3
E2
E1
L’électron retourne dans
l’état fondamental
Emission
E
E
Energie cédée sous forme de lumière: E = E1 - E4 < 0
E4
E3 désexcitation
E2
émission de lumière
E1
L’électron se trouve dans
un état excité
E
E4
E3
E2
E1
L’électron retourne dans
l’état fondamental
Simulation:
Le modèle de Bohr de H

http://www.walterfendt.de/ph11f/bohrh_f.htm
Niveaux énergétiques pour H
http://phys.educ.ksu.edu/vqm/free/h2spec.html
Spectroscopie d‘absorption
Inversion de population
LASER
http://www.physics.uoguelph.ca/applets/Intro_physics/kisalev/java/laser/
index.html
Limites du modèle de Bohr
Le principe d’incertitude de
Heisenberg
Limites du modèle de Bohr


L’énergie des orbites pour des atomes
qui comportent plus d’un électron ne
peut pas être calculée.
Si l’échantillon est placé dans un champ
magnétique, son spectre d’émission
présente de nombreuses raies qui ne
peuvent pas être expliquées par le
modèle de Bohr.
Le principe d’incertitude de
Heisenberg


Le principe d’incertitude de Heisenberg
interdit de connaître avec précision à la fois la
position et la vitesse d’une particule de faible
masse
Relation entre l’incertitude sur la position et
sur la vitesse d’une particule:
h
x  v 
4m
Application numérique
h
x  v 
4m

Si on admet une incertitude de 1000 m/s sur
la vitesse de l‘électron, calculer l‘incertitude
sur sa position.
Solution

m(e  )  9,11  10 31 kg
v  10 3 m  s 1
h
x  v 
4m
h
 x 
4mv
6,624  10 34 J  s
 x 
4  9,11  10 31 kg  10 3 m  s 1
 x  5,79  10 8

Pour connaître la position d‘un
électron dans un atome, il faut
le préciser à au moins à 10-11 m
près, comme le rayon de
l‘atome est de l‘ordre 10-10 m.
Or selon le principe
d‘incertitude de Heisenberg, on
ne peut avoir une meilleure
précision que 10-8.
Limites du modèle de Bohr


Dans le domaine de l’infiniment petit, il est
impossible d’accéder « par principe » à un
certain nombre d’informations.
Tout ce qu’on ne connaît pas par principe n’a
aucune signification scientifique.
Il faut développer un nouveau modèle
atomique dans lequel on tient compte
du fait que l’on ne peut pas localiser
l’électron sur une orbite bien définie.
=>Introduction du nuage électronique.
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