1 I. La structure de l`atome A. Le modèle quantique 1. Historique Les

1
I. La structure de l’atome
A. Le modèle quantique
1. Historique
Les théories nous permettent de mieux comprendre la matière et le monde qui
nous entoure. Par contre, parfois la théorie ne fonctionne pas dans certains cas
et nous devons l’améliorer ou la changer complètement. Voici un bref
historique du modèle atomique jusqu’à aujourd’hui.
a. John Dalton (1766-1844)
Le modèle de Dalton (1805) reposait sur ces cinq points
- toute matière est faite de particules indivisible, l’atome. Ceux-ci étaient,
d’après lui, les unités fondamentales de la matière.
- les atomes d’un même élément ont un rayon et une masse identiques mais
différents que d’autres éléments
- les atomes ne peuvent être détruites, subdivisés ni créés
- les atomes se combinent en nombres entiers pour former des composés
- dans des réactions chimiques, les atomes sont réarrangés pour former des
différents composés
Les scientifiques pouvaient utiliser cette théorie afin de prédire les produits
d’une réaction. Quoiqu’elle fût utile dans certains cas, la théorie avait de
sérieuses lacunes dans la prédiction de la structure des composés.
Son modèle était tout simplement une boule.
1
1
https://reich-
chemistry.wikispaces.com/file/view/dalton_model_of_the_atom.gif/31487385/dalton_model_of_the_atom.
gif

2
2
Le daltonisme, où on ne peut différencier certaines couleurs dont
communément le rouge et le vert, est nommé d’après lui. Il fût un des
premiers scientifiques à publier une recherche à ce sujet.
b. Joseph John Thomson (1856-1940)
La théorie de Dalton a été la seule à être accepté pour presque cents ans.
C’est en 1897 que Thomson ait découvert une particule négative plus de
1000 fois (1837 pour être spécifique) plus légère qu’un atome
d’hydrogène, l’électron. En utilisant un tube de Crookes, Thomson a
envoyé un rayon cathodique vers des plaques chargées et a découvert que le
rayon déviait.
Étant donné que les atomes contiennent des charges négatives mais sont
neutres, les atomes devaient aussi contenir des charges positives. Le proton
n’étant pas encore découvert, Thomson proposa un atome chargé
positivement ayant des électrons parsemés dans celui-ci.
2
http://sydney.edu.au/science/chemistry/~long/images/103.png

3
3
c. Ernest Rutherford
Les théories de Henri Becquerel, Marie Curie et Pierre Curie (1896-1900)
par rapport à la radioactivité que certains éléments émettent des charges
positives (alpha), négatives (bêta) et de l’énergie (rayons gamma) furent
utiles pour Rutherford afin qu’il puisse découvrir le proton. Note : Hans
Geiger et Ernest Marsden, élèves de Rutherford, ont mené l’expérience sous
la supervision de Rutherford en 1909.
D’après la théorie de Thomson, les particules alpha devraient passer à
travers une mince feuille d’or sans être déviés. Ce n’est pas ce qu’ils ont
observé.
4
Rutherford a donc proposé, en 1911, un modèle de l’atome où le noyau est
positif et les électrons circulent autour du noyau. Donc, l’atome est surtout
constitué d’espace vide. Au niveau atomique, les particules alpha
réagissent donc de la façon suivante :
3
http://fr.academic.ru/pictures/frwiki/49/180px-Plum_pudding_atom.svg.png
4
http://culturesciences.chimie.ens.fr/experience_Rutherford.jpg

4
5
Le modèle nucléaire (ou planétaire) de Rutherford :
6
d. Niels Bohr
Évidemment, nous n’aurions pas amélioré le modèle de Rutherford s’il
n’avait pas de lacunes ou si de nouvelles découvertes n’auraient pas été
faites. Ces lacunes étaient :
- un noyau composé seulement de particules positives devrait se désintégrer
à cause des forces de répulsion
- la masse de l’atome ne se calculait pas de façon exacte
- un électron en mouvement autour du noyau, d’après les lois de physique,
devrait émettre une lumière visible continue
- l’électron devrait perdre de l’énergie en émettant ce rayonnement alors
son rayon orbital devrait diminuer et tomber dans le noyau (en une fraction
de seconde selon les calculs)
Les deux premiers points ont partiellement été répondus grâce à la
découverte du neutron en 1932. Histoire à continuer. Afin de comprendre
les découvertes de Bohr, il faut premièrement comprendre la lumière.
5
http://library.thinkquest.org/19662/images/eng/pages/exp-rutherford-1.jpg
6
http://culturesciences.chimie.ens.fr/planetaire_Rutherford.jpg

5
B. Le spectre électromagnétique
Lorsqu’on parle de lumière, il existe une théorie importante à la base : celle de la
dualité onde-particule (ou parfois onde-corpuscule). Cette théorie est à la base du
modèle quantique de l’atome et dit que la lumière est à la fois une onde et une
particule.
1. Le modèle ondulatoire
La lumière est de l’énergie en mouvement qui se propage sous forme d’ondes.
= la longueur d’onde (mètres, m)
- la distance entre 2 crêtes (ou creux) successives
)( ouf
= la fréquence (Hertz, Hz)
- le nombre d’ondes par unités de temps (secondes, s)
l’amplitude indique l’intensité de l’onde (volume pour le son, intensité
lumineuse pour la lumière)
c (ou v) = la vitesse de la lumière
- 2,99792x108 m/s (nous utiliserons 3,00x108 m/s)
T = la période (en secondes, s)
- la durée d’une onde
11  f
T
ou
T
f1