GLCH 408 Chimie Concours - Espace Pédagogique Claroline

27/01/2013
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GLCH 408
Chimie Concours
Pr. Joulia Larionova
[e-mail]
Bat. 17, 1 étage
Tel. [phone]
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ENSEIGNEMENTS DE GLCH408
UE GLCH408 contient 3 Parties :
Chimie Minérale (Prof. Joulia Larionova) (1/3)
Chimie Physique (Prof. Joulia Larionova) (1/3)
Chimie Organique (Dr. Fréderic Coutrot) (1/3)
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Les documents du cours sont placés sur l’ENT;
L’inscription pédagogique est nécessaire pour
accéder à ces documents;
Télécharger les documents avant le cours;
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I. Structure atomique.
I. 1. L’atome.
Il existe 3 particules subatomiques:
Protons (p): Neutrons (n): Electrons (é):
mp = 1.0073 u.a.
(1 u.a. = 1.6605x10-27 kg)
p+ = +1.6605x10-19 Coulon
Existe toujours
mn = 1.0087 u.a.
Pas de charge, neutre
Existe souvent
mé = 5.486x10-4 u.a.
é = -1.6605x10-19 Coulon
/é/ = /p/
Noyau et atome:
p + n = noyau.
Noyau est chargé positivement
Noyau + é = atome
mp + mn  matome
103 éléments (1H – 103Lw) sont
constitués de cette manière
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+ +
H (1é) He (2é)
+ + +
Li (3é) Be (4é) B (5é)
Structure atomique en couche: Les é suivent leurs trajectoires sur leurs
orbites. Le passage de l’é d’une orbite à
l’autre s’accompagne de l’absorption ou
de l’émission d’énergie:
E = h
E-différence d’énergie de deux orbites
h = 6.626x10-34J.s constante de Planck;
-fréquence.
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I. 2. Atome d’hydrogène.
H est constitué d’un é gravitant autour d’un
proton.
Il faut prendre en compte l’attraction
coulombienne entre ces deux particules.
+
H (1é)
Ce système est décrit par l’équation de
Schrödinger:
EU
zyxm
h
)(
82
2
2
2
2
2
2
U – énergie potentielle; E – énergie totale d’é
h – constant de Planck,
m – masse d’é,
 - fonction d’onde de Schrödinger,
x, y , z – variables en 3 dimensions.
Dérivée seconde de par rapport à x, y, z
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La résolution de cette équation conduit à une
infinité de couples (i, Ei).
On ne va pas résoudre l'équation , mais on va
présenter les résultats importants!
),,(),,(H zyxEzyx 
- Ĥ est un opérateur appelé Hamiltonien qui agit sur la fonction  et
la transforme en une autre fonction;
- E est un scalaire dont la valeur est égale à l’énergie de l’électron.
 (x, y, z) est la fonction d’onde.
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Ry est la constante de Rydberg
Ry = 13.6 eV = 2.18x10-18 J
)()(6.13)(
2)4( 2
2
2
2
2
2
2
0
4
ev
n
zR
ev
n
z
J
n
zme
Ey
n
L’énergie d’une orbitale :
Valeurs propres Ei (ou énergies): Rappel
Les valeurs propres de l’opérateur hamiltonien forment un spectre
quantifié.
Solutions de l’équation de Schrödinger.
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Les valeurs propres de l’hamiltonien sont négatives et  à 1/n2
où n est un nombre entier positif appelé nombre quantique principal.
Les valeurs possibles sont donc:
E1 = - Ry (n =
1)
E2 = - Ry/22 (n =
2)
E3 = - Ry/32 (n
= 3)
État fondamental Premier état excité Deuxième état excité
L’énergie de l’é dans l’atome d’H ne peux prendre que des valeurs
bien précises, on dit qu’elle est quantifiée.
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Supposons que H se trouve dans un état excité (n>1). Le retour de
l’é dans l’état fondamental s’accompagne de la libération de E:
E = - Ry/n2 –(Ry/12) = Ry(1-1/n2)
D’autre part
E = h h – est la const. De
Planck
h =6.62x10-34 J.s.
- est la fréquence du
photon
h = Ry(1-1/n2)  = (Ry/h)(1-1/n2)
 = (Ry/h)(1/n’2-1/n2)
et
Lorsque l’é ne retourne pas vers l’état
fondamental, il peut évoluer vers un autre état
excité (plus bas) caractérisé par n’:
E
État fondamental
État excité
E
État fondamental
État excité 1
État excité 2
n = 1
n’
n
n = 1
n
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