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Conférence
Evolution des modèles atomiques
A la découverte des nombres quantiques : principal, orbital et de spin
Jeudi 22 décembre 2016/Amphithéâtre
Université Alioune Diop de Bambey
De -2400 ans à 1916
Tout dans la nature, de la cellule vivante au papillon,
de l’homme à la montagne, de la planète aux amas
de Galaxies, tout est constitué de particules
microscopiques que Démocrite appela ATOME.
Considéré au début comme insécable (Démocrite,
-24 000 ans av.-.J.-.C), l’atome s’est révélé être une
sorte de bouillonnement perpétuel électrons-noyau.
Constitué d’un noyau autour duquel gravite un nuage
d’électrons, la description des propriétés de l’atome
échappe aux lois de la mécanique classique. Le
voyage au cœur de l’atome permit de découvrir trois
nombres quantiques fondamentaux permettant de
comprendre ses propriétés physico-chimiques. En
1902, l’atome semblait être une mer d’électrons et de
particules positives statiques (Thomson, 1902). La
diffusion de Rutherford (Rutherford, 1911), révéla
l’existence du noyau atomique conduisant au modèle
planétaire de l’atome. En 1913, naquit le premier
nombre quantique, le nombre quantique principal n
qui conduisit au modèle de l’atome quantifié (Bohr,
1913) et la notion de couches électroniques (Moseley,
1915). En 1916, l’atome donna « naissance » au
deuxième nombre quantique orbital l (Sommerfeld,
1916) qui permit d’introduire la notion de souscouches électroniques et d’orbitales atomiques et
d’expliquer entre autres l’effet Zeeman normal.
Par
Ibrahima SAKHO
Université Assane Seck de
Ziguinchor
[email protected]
L’atome : un bouillonnement
perpétuel électrons-noyau
De 1916 à 1927
Si tout corps macroscopique peut-être dans deux seuls
états mécaniques possibles (état de mouvement ou
état de repos) caractérisés par la coordonnée spatiale r,
l’état d’un corps microscopique tel que l’atome est
décrit par un vecteur d’état corrélé à la fonction
d’onde (r, t) qui n’a aucun équivalent classique. Une
particule de matière est pilotée par une onde plane
appelée aussi onde de matière ; ce qui conduisit à
l’élaboration du modèle ondulatoire de l’atome (De
Broglie, 1924) confirmant le principe de quantification
de Bohr du moment cinétique. Plus tard, l’existence
des ondes de matières de De Broglie furent confirmées
par les expériences sur la diffraction des rayons X par
les cristaux (Davisson et Germer, 1925). Enfin, ce fut
l’hypothèse du spin de l’électron (Goudsmit et
Uhlenbeck, 1925) qui permet de comprendre la
structure fine des niveaux d’énergie des atomes,
d’interpréter l’effet Zeeman complexe, etc. La
mécanique quantique (Schrödinger, 1926) rejette la
notion d’orbite électronique: il est interdit de se
représenter la trajectoire d’un électron au sein de
l’atome. Seule la probabilité de présence de l’électron
à une distance r du noyau. Ces idées conduisirent au
modèle probabiliste de l’atome (Born, 1927).
Voici brièvement résumées, les principales idées qui
seront développées lors de la conférence.