Définition
Atome
La plus petite unité de matière qui conserve les propriétés d'un élément chimique. Il est composé d'un noyau contenant des protons et des neutrons, entouré d'un nuage d'électrons.
Électron
Particule subatomique de charge négative, orbitant autour du noyau de l'atome.
Proton
Particule subatomique de charge positive, présente dans le noyau atomique.
Neutron
Particule subatomique, électriquement neutre, présente dans le noyau atomique.
Numéro atomique
Nombre de protons présents dans le noyau d'un atome, déterminant la nature de l'élément chimique.
Masse atomique
Masse moyenne d'un atome d'un élément, exprimée en unités de masse atomique (uma).
Couches électroniques
Les électrons d'un atome se répartissent en différentes couches ou niveaux d'énergie autour du noyau. La répartition de ces électrons et leur énergie est déterminée par les principes de la mécanique quantique. Les couches électroniques sont nommées par les lettres K, L, M, N, etc., et chaque couche peut contenir un nombre maximal d'électrons donné par la formule 2n², où n est le numéro de la couche.
Modèles atomiques
Modèle de Dalton
Au début du 19ème siècle, John Dalton propose le premier modèle atomique scientifique. Selon Dalton, les atomes sont des sphères pleines, indivisibles et indestructibles, et chaque élément chimique est constitué d'un type unique d'atomes qui diffèrent par leur masse.
Modèle de Thomson
En 1897, Joseph John Thomson découvre l'électron et propose le modèle du « pudding aux raisins », où l'atome est une sphère positive dans laquelle des électrons négatifs sont éparpillés, ressemblant à des raisins dans un pudding.
Modèle de Rutherford
En 1911, Ernest Rutherford développe un modèle atomique dans lequel he propose que presque toute la masse de l'atome est concentrée dans un noyau central positif, sur lequel les électrons orbitent à la manière des planètes autour du soleil.
Modèle de Bohr
Niels Bohr perfectionne le modèle de Rutherford en 1913 en présentant un système atomique où les électrons orbitent autour du noyau selon des trajectoires circulaires et définies appelées orbites stationnaires. Le modèle de Bohr introduit l'idée de quanta d'énergie associés au passage d'un électron d'une orbite à une autre.
Modèle quantique
Le modèle quantique moderne décrit l'électron non pas comme une particule suivant une trajectoire déterminée, mais comme une onde ayant une probabilité de présence dans un espace autour du noyau. Cela est représenté par des orbitales atomiques qui définissent des régions de l'espace où il est le plus probable de trouver un électron donné.
Principe d'incertitude d'Heisenberg
Werner Heisenberg a introduit en 1927 le principe d'incertitude qui stipule qu'il est impossible de connaître simultanément avec une grande précision la position et la vitesse d'un électron. Plus la précision sur la position est grande, moins celle sur la vitesse l'est, et vice versa.
Configuration électronique
La configuration électronique d'un atome décrit la répartition de ses électrons dans les différents niveaux d'énergie. Elle est représentée par une notation qui montre les nombres d'électrons dans chaque sous-niveau et niveau d'énergie, selon le principe d'exclusion de Pauli et la règle de Hund.
Principe d'exclusion de Pauli
Wolfgang Pauli propose en 1925 un principe qui stipule qu'aucun deux électrons dans un même atome ne peut avoir l'ensemble identique des quatre mêmes nombres quantiques, assurant ainsi une unique configuration électronique pour chaque atome.
Règle de Hund
La règle de Hund énonce que, pour un ensemble de sous-niveaux d'énergie équivalents, la configuration électronique la plus stable est celle où le plus grand nombre possible d'électrons possède des spins parallèles, minimisant ainsi l'énergie de répulsion.
A retenir :
Dans ce cours sur l'atomistique, nous avons exploré les composants fondamentaux de l'atome tels que les électrons, protons et neutrons, ainsi que les concepts clés comme les couches électroniques et la configuration électronique. Les différents modèles atomiques développés au fil du temps, du modèle de Dalton au modèle quantique moderne, rendent compte de notre compréhension de la structure atomique et de la nature probabiliste du comportement électronique. Les principes fondamentaux comme le principe d'incertitude d'Heisenberg, le principe d'exclusion de Pauli, et la règle de Hund fournissent des cadres importants pour comprendre comment les atomes interagissent et se stabilisent pour former la matière.
