Comprendre ce qu'est un atome.

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  • Publié le : 20 mars 2011
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I- Un atome, qu’est-ce que c’est ?

L'atome ( du grec atomos : Qu’on ne peut diviser ) est l'élément de base qui constitue la matière. Selon le modèle "planétaire" du grand physicien danois Niels Bohr, qui date de 1913, l'atome comporte un noyau central, autour duquel gravitent les électrons, à la manière des planètes autour du soleil.

II- Contexte historique

Les philosophes du Vèmesiècle considéraient que la nature des choses s'expliquait par le mélange de 4 éléments : le feu, l'eau, la terre et l'air.
Au 4ème siècle avant notre ère, le philosophe Démocrite pense que la matière est formée de grains invisible : les atomes.
Démocrite pense que les atomes sont pleins mais tous différents : certains crochus, ronds etc… pour les emboîter ensemble (avoir des atomes crochus avecquelqu'un : bien s'entendre avec cette personne)
Mais Démocrite n'a aucune preuve expérimentale et sa démarche n'est que philosophique.
Le philosophe grec Aristote rejette cette théorie et reprend l'idée des 4 éléments, c'est sur cette fausse idée que vont reposer les travaux des alchimistes pendant plus de 20 siècles.
La théorie de Démocrite sera reprise comme hypothèse par le britannique JohnDalton.
En 1805, il suppose l'existence des atomes et déclare qu'ils en existent plusieurs types, mais tout comme Démocrite, il n'a pas de preuve expérimentale.
En 1808, il propose la première liste de symbole représentant les différents atomes.

III- L'expérience de William Crookes

En 1895, le Britannique William Crookes réalise une expérience importante sur les atomes.
Il utilise untube en verre (aujourd'hui ce tube en verre est appelé tube de Crookes) dans lequel l'air est raréfié (la pression est faible, environ 1Pa).
Il place dans ce tube 2 électrodes, entre lesquelles il applique une tension d'environ 10 000 volts.

Il observe alors que pour une pression faible, un rayonnement issu de la cathode et provoquant une luminescence sur les parois du tube.
Il donne à cesrayonnements le nom de " rayonnements cathodiques ".
Il montre que ces rayons sont électriquement chargés car ils sont déviés par le champ magnétiques d'un aimant.

En 1897, le Britannique Joseph John Thomson (1856-1940) prouve que ces " rayons cathodiques " sont des courants de particules portant une charge négative.
Dans le tube de Crookes, ces particules sont arrachés a la cathode.(source : http://www.ilephysique.net/phys_2-atome.php )

IV- Le modèle de Joseph John Thomson

Avec la découverte de l'électron en 1897, on savait que la matière était composée de deux parties : une négative, les électrons, et une positive. Dans le modèle imaginé alors par Joseph John Thomson, les électrons, particules localisées, baignaient dans une « soupe » positive, à l'image des pruneauxdans le far breton (ou dans le plum-pudding pour les Britanniques ou encore comme des raisins dans un cake). Ce modèle fut invalidé en 1911 par l'expérience d'un de ses anciens étudiants, Ernest Rutherford.

V- Le modèle planétaire de Rutherford
L'expérience de Rutherford met en évidence que les charges positives ne sont pas « étalées » entre les électrons, mais sont concentrées en de petitspoints. Il bombarda une fine feuille d'or par un faisceau de particules alpha (particules de charges électriques positives). Il observa que les particules étaient déviées faiblement, ce qui ne correspondait pas au résultat prévu par le modèle de Thomson, pour lequel elles n'auraient pas dû la traverser.

Rutherford imagine donc un modèle planétaire : l'atome est constitué d'un noyau positif autourduquel tournent des électrons négatifs. Entre le noyau - très petit par rapport à l'atome (environ 100 000 fois) - et ses électrons, un très grand vide existe.

Ce modèle fut très vite mis en défaut par les équations de Maxwell d'une part, qui prédisent que toute charge accélérée rayonne de l'énergie, et par les expériences montrant la quantification des niveaux d'énergie d'autre part.

VI-...
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