Atomes-ions

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  • Publié le : 14 septembre 2010
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Atomes et ions
I) L'atome : un modèle pour comprendre la chimie :
Dès 420 avant JC, Démocrite (philosophe grec) a l’intuition de l’existence des atomes et invente leur nom (« atomos » en grec qui signifie insécable). Aristote (philosophe grec) conteste cette existence et son prestige est tel qu’il faut attendre le début du XIXème siècle pour que cette idée reprenne vie. • En 1805, John Daltonannonce au monde l’existence des atomes. • En 1881, J. J.Thomson découvre l’un des composants de l’atome. Il s’agit de particules élémentaires négatives appelées en 1891 : électrons. • Au début du XXème siècle, l’ambition des physiciens est de proposer un modèle de l’atome en précisant la répartition de la charge électrique à l’intérieur de celui-ci. • En 1904, Thomson partant de l’idée que l’atomeest électriquement neutre, pense qu’il doit contenir des charges positives qui doivent compenser les charges négatives des électrons. Il suppose que la charge positive est répartie dans un petit volume (qui peut avoir la forme d’une sphère) et qu’elle est parsemée d’électrons (pudding de Thomson). • En 1910 Rutherford bombarde différents échantillons de matière (cuivre, or, argent) avec desparticules « alpha » (de taille très petite) et il déduit de son expérience que la charge positive doit occuper un tout petit volume qu’il appelle « noyau ». Après « un petit calcul » il trouve que la majorité de la masse de l’atome est concentrée dans un noyau minuscule. Les dimensions du noyau sont de l’ordre de 10-15m (100 000 fois moins que les dimensions de l’atome, dont le diamètre est de l’ordrede 10-10m) et sa charge totale est un multiple entier de la charge de l’électron (au signe près). • Rutherford pense alors au « modèle planétaire » pour décrire un atome. En effet la masse du système solaire est essentiellement concentrée dans le Soleil tout comme celle de l’atome est concentrée dans le noyau. Il propose donc comme modèle un tout petit noyau chargé positivement et comportantl’essentiel de la masse de l’atome, autour duquel les électrons décrivent des orbites. Depuis, d’autres modèles plus complexes ont permi d’expliquer de nombreux autres phénomènes. Le modèle actuel de l’atome est l’aboutissement d’une longue histoire au cours de laquelle les représentations qu’on s’en fait ont profondément évolué. Nous retiendrons pour la classe de troisième un modèle simple constituéd’un noyau autour duquel gravitent des électrons qui forment un nuage électronique. Il est nécessaire d’élaborer un modèle pour pouvoir expliquer différents phénomènes et en prévoir les conséquences. Celles-ci, soumises à l’expérience, permettent de valider le modèle, de l’améliorer ou de le rejeter. Cependant, il n’est pas toujours nécessaire d’utiliser le modèle le plus complexe pour expliquer defaçon simple un certain nombre d’observations. Il suffit de bien en connaître les limites.
Texte construit à partir de Sciences et Avenir de décembre 1994, Sciences et Vie Junior d’octobre 1998, Electrons et Atomes (Thèmes Vuibert) et des documents d’accompagnement

• Quel est le modèle proposé par J. J. Thomson ? Suite à ces découvertes, Thomson élabore en 1904 une théorie selon laquelle ilexiste quelque chose à charge positive dans l’atome, qui vient compenser les charges négatives des électrons (l’atome étant électriquement neutre). Il propose un modèle de l’atome (on parle de pudding de Thomson), constitué d’une substance chargée positivement, dans laquelle baigne des électrons. Le modèle de Rutherford. • Pourquoi peut-on dire que la matière est constituée essentiellement de vide ?Puisque la masse de l’atome est quasiment concentrée dans le noyau, et que l’atome est beaucoup plus grand que son noyau, l’atome est essentiellement constitué de vide (à part quelques électrons). Donc, la matière est constituée essentiellement de vide. Si on enlevait le vide de tous les atomes de la Terre, celle-ci tiendrait dans une sphère de 150 m de rayon (c’est d’ailleurs, à peu près,...
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