L’histoire de l’atome -...

L’histoire de

l’atome

Au commencement, Démocrite, (460-370 av. J.C.) un philosophe grec, pensait que la matière était composée de minuscules et invisibles particules: Les atomes ( du grec « atomos »: qu’on ne peut diviser).

1/ Les grecs (v° siècle avant J.-C.)

DEMOCRITE

« Atomos »

Mais, deux philosophes grecs: • Aristote, (384-322 av. J.C.) et • Empédocle (490-435 av. J.C.) proposèrent que toute matière soit composée de 4 éléments :

L'eau, l'air, la terre et le feu.

C’est la théorie des quatre éléments Exemple: lors de la combustion d’un morceau de bois, il y a production de

fumée (« feu »), de fumée (« l’air »), de vapeur (« eau ») et de cendre (« la terre »).

Aristote approfondissa ce modèle en attribuant des qualités à chacun de ces éléments:

Cette théorie perdura jusqu'au début du

18 ème siècle.

Le père de la théorie atomique, John

Dalton , scientifique anglais, prouva

scientifiquement la théorie de Démocrite

par des expériences. (1808)

En effet, il savait que la masse se conservait

lors d’une réaction chimique. En 1808, il

démontra que deux gaz (dihydrogène H2

et dioxygène O2 ) se combinent toujours

dans des proportions de poids simples,

comme les billes de Démocrite.

(8 g de O2 + 1 g de H2 = 9 g d’eau H2O )

Cependant, son modèle n’expliquait pas les

phénomènes électriques comme la

conduction électrique.

John Dalton(1766-1844)

2/ La révolution de Dalton (1766 - 1844)

Pour expliquer les phénomènes électriques

comme la conduction, Joseph John

Thomson (1856-1940) montre, en 1891, la

présence de particules chargées négativement

dans l’atome qu’il appelle électrons.

Mais Thomson n’est pas fou! Il sait que les

atomes sont électriquement neutres: Il en

conclut que si l’atome contient des électrons

chargés négativement, il doit forcément

contenir des charges positives pour

compenser.

Joseph John Thomson (1856-1940)

3/ Les modèles de Thomson et Rutherford (fin 19ème siècle)

Thomson établit en 1902 la théorie du «Plum

pudding » (traduction: cake aux raisins) sur la

structure: Un atome serait, pour lui, comme une

sphère briochée électriquement positive, et

contenant des électrons éparpillés (raisins)

chargés négativement.

Grâce à l’expérience de la feuille d’or, Ernest Rutherford décrit l’atome plus en détail: il découvre, en 1911: - Un noyau situé au milieu de l’atome, de charge positive, très petit et très dense. Il démontre aussi que: -Les électrons tournent (il utilise le mot « gravitent ») autour du noyau.

-Un immense vide existe entre le noyau et les électrons.

-La charge positive du noyau est portée par une nouvelle particule: Le proton. (1916) Rutherford créa donc un nouveau modèle

atomique: le « modèle planétaire de l’atome. »

Ernest Rutherford (1871-1937)

Expérience de Rutherford

« Le modèle planétaire » de Rutherford

L'atome est surtout constitué de vide. Au centre de l'atome est concentrée la charge positive dans le noyau. Ce noyau est extrêmement petit et dense comme le soleil.

L'atome est neutre: Les électrons négatifs gravitent autour du noyau positif comme les planètes autour du soleil.

Mais le modèle de Rutherford n’expliquait pas: - L’émission de lumière - Les allées et venues des électrons. - Pourquoi les électrons ne s’écrasent pas sur le noyau. Bohr , en 1913, explique ces points et crée le modèle de Bohr.

Niels Bohr (1885-1962)

Modèle de Bohr

Ce modèle est peu différent de celui de Rutherford: Bohr indique juste que les électrons ne peuvent appartenir qu’à des couches particulières .

• Einstein (1879-1955), père fondateur de cette

théorie QUANTIQUE superpuissante et jamais mise

en défaut, a aussi apporté sa pierre à l’édifice.

• En utilisant cette mécanique, Werner Heisenberg

(1901-1976) et Ernest Shrodinger (1887/1961) démontrent, en 1925, qu'il est impossible de

connaître en même temps la vitesse et la position de

l'électron.

• Conséquence : on ne considère plus l'électron

comme une petite boule mais comme quelque chose

qui serait à l'origine d'un nuage appelé nuage

électronique. La notion de probabilité et de hasard

sur la vitesse et la trajectoire des électrons est

désormais la règle!

4/ L’apport de la mécanique quantique

Einstein (1879-1955)

Le modèle actuel dit de « Schrodinger »

C’est un modèle probabiliste: cela signifie que l’on ne sait pas dire à quelle vitesse et comment se déplace l’électron. On donne seulement des probabilités.

En 1932, la découverte du neutron par James Chadwick (1891– 1974), permet de connaître la composition totale du noyau: – Des neutrons électriquement neutres – Des protons électriquement positifs.

Ces neutrons assurent la stabilité et

l’immense cohésion du noyau par des forces de liaisons gigantissimes.

James Chadwick (1891-1974)

5/ Dernière découverte sur le noyau

Résumé de l’histoire de l’atome

Pour résumer la situation

La constitution de l’atome d’aluminium

La constitution de l’atome d’URANIUM

Remarque: les électrons ne sont pas tous représentés

Ce qui différencie tous les matériaux:

• C’est donc le noyau et le nombre d’électrons qui

tournent autour du noyau

• Mendéleiev a ainsi classé les différents atomes (dits

« éléments chimiques ») dans un grand tableau que

l’on appelle la classification périodique.

La classification périodique

Pour approfondir:

la molécule est un assemblage

d’atomes liés entre eux grâce à des

liaisons chimiques.une liaison

chimique est la mise en commun de

deux électrons.

• La molécule d’eau: