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Structure de l'atome

Les modèles atomiques : l'évolution du modèle de l’atome

Les modèles atomiques : l'évolution du modèle de l’atome

Un modèle atomique est la représentation de la structure interne d'un atome. Les modèles atomiques sont connus comme les différentes représentations graphiques de la structure et du fonctionnement des atomes.

Tout au long de l'histoire, la structure atomique a eu plusieurs modèles qui ont évolué vers le modèle atomique actuel.

La liste des modèles atomiques essentiels est la suivante :

1.- Modèle atomique de Démocrite d'Abdère (an 450 av. J.-C.)

Le modèle atomique de Démocrite a été développé par l'ancien philosophe grec Démocrite d'Abdère . Démocrite croyait que la matière était composée de minuscules particules indivisibles qu'il appelait des atomes.

2. - Modèle atomique de John Dalton (1808)

La théorie atomique de Dalton a été le premier modèle scientifiquement fondé. Dalton a défini le concept d'atome et a conclu que dans les réactions chimiques, les atomes des différents éléments chimiques ne sont ni créés ni détruits, mais modifient plutôt leur distribution.

Dalton a défini les atomes comme les plus petites particules d'une substance. Cependant, d'autres modèles ont montré qu'un atome est constitué de particules plus petites ( électrons, protons et neutrons). Le nombre de protons est égal au numéro atomique.

3.- Le modèle atomique de Thomson (1904)

Joseph John Thomson a découvert l'électron en tant que particule subatomique avec des tubes à rayons cathodiques. Ces nouvelles particules chargées négativement ont fini par être considérées comme faisant partie de la structure des atomes.

JJ Thomson a conçu l'atome comme un plum pudding. Dans sa théorie l'atome serait constitué d'une masse électriquement positive sur laquelle les électrons se fixaient comme des raisins secs dans le gâteau. Ainsi, il est également connu sous le nom de modèle de plum pudding.

4.- Modèle atomique de Nagaoka (1904)

Le modèle de Nagaoka est un modèle hypothétique de structure atomique conçu en 1904 par Hantarō Nagaoka, par opposition au modèle du plum pudding de Thomson. Dans ce modèle, l'existence du noyau atomique a été postulée pour la première fois.

Ce modèle est aussi connu comme le modèle atomique de Saturne.

5. - Maquette de Rutherford (1911)

Ernest Rutherford disait que les atomes étaient rapidement transposables par des charges électriques. Son modèle définit l'atome constitué d'un noyau lourd avec une charge positive et des électrons tournant autour de lui.

La majeure partie de l'atome était constituée d'espace vide menant des expériences avec des particules alpha tels que l'expérience de la feuille d'or.

On appelle le modèle de Rutherford comme le modèle planétaire. C'est parce qu'il concevait l'atome comme "un système solaire microscopique" dans lequel il y a des électrons chargés négativement en orbite autour du noyau.

6.- Modèle atomique de Bohr (1913)

Le modèle de l'atome de Niels Bohr était une modification du modèle de Rutherford. Bohr a supposé que les électrons se déplacent sur des orbites circulaires autour du noyau.

Il a introduit la théorie quantique et la mécanique quantique dans le modèle atomique.

Niels Bohr a développé son modèle selon trois postulats fondamentaux :

  • Premièrement, les électrons décrivent des orbites circulaires autour du noyau de l'atome sans rayonner d'énergie.

  • Les seules orbites autorisées pour un électron sont celles pour lesquelles le moment angulaire de l'électron est un certain multiple entier appelé nombre quantique.

  • L'électron n'émet ou n'absorbe de l'énergie que lors des sauts d'une orbite autorisée à une autre. Ce changement émet ou absorbe un photon dont l'énergie est la différence d'énergie entre les deux niveaux d'énergie.

7.- Modèle atomique de Sommerfeld

En 1916, Arnold Sommerfeld, avec l'aide de la théorie de la relativité d'Albert Einstein, apporta les modifications suivantes au modèle de Bohr :

  • Les électrons se déplacent autour du noyau sur des orbites circulaires ou elliptiques.

  • A partir du deuxième niveau d'énergie, il existe un ou plusieurs sous-niveaux au même niveau.

  • L'électron est un petit courant électrique.

Bien qu'il n'ait pas pu démontrer les formes d'émission des orbites elliptiques, il a seulement exclu leur forme circulaire.

8.- Modèle actuel de l'atome (1920)

Le modèle actuel de l'atome a été développé dans les années 1920, principalement par Erwin Schrödinger et Heisenberg.

C'est un modèle d'une grande complexité mathématique, à tel point que seul l'atome d'hydrogène peut être résolu avec précision. Ils ont utilisé des méthodes approximatives pour résoudre d'autres particules différentes de l'hydrogène.

Dans tous les cas, le modèle atomique de la mécanique quantique cadre très bien avec les observations expérimentales.

A partir de ce modèle atomique, on ne parle pas d'orbites, mais d'orbitales. Une orbitale est une région de l'espace dans laquelle la probabilité de trouver l'électron est la plus grande. Les orbitales atomiques ont des formes géométriques différentes.

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Date de publication : 15 août 2021
Dernier examen : 3 septembre 2021