Les modèles atomiques ont émergé du besoin d'expliquer la structure des atomes. Lorsque de nouvelles preuves sur la constitution des atomes ont été présentées, un nouveau modèle atomique a tenté de clarifier les résultats.
Les philosophes grecs Démocrite et Leucipo au V siècle; Ç. appelé l'atome, du grec oμoν, la particule indivisible et la plus petite partie de la matière.
Bien que le concept de l'atome soit ancien, le développement des théories atomiques remonte aux 19e et 20e siècles. Par conséquent, les principaux modèles atomiques développés pour comprendre la nature de la matière étaient :
- Modèle atomique de Dalton (1803) - "Modèle de boule de billard"
- Modèle atomique de Thomson (1898) - "Modèle de pudding de pluie"
- Modèle atomique de Rutherford (1911) - "Modèle nucléaire"
- Modèle atomique de Bohr (1913) - "Modèle planétaire"
- Modèle atomique quantique (1926) - "Modèle de nuage électronique"
Le modèle atomique de Dalton
La première tentative reconnue pour décrire les atomes est venue du scientifique anglais John Dalton (1766-1844) dans un modèle qui est devenu populairement connu sous le nom de « boule de billard ».
Atome de Dalton (1803): sphère massive, indivisible et indestructible.
Selon Dalton :
- Toutes les substances sont formées par des atomes ;
- Les atomes d'un élément chimique sont identiques en taille et en caractéristiques, alors que ceux des différents éléments chimiques sont différents ;
- Les substances sont le résultat d'une réaction chimique, qui consiste en la recombinaison d'atomes.
Points négatifs: Comme les électrons n'étaient pas encore connus lorsque Dalton a formulé sa théorie, ces particules, dont nous savons maintenant qu'elles font partie des atomes, n'ont pas été prises en compte.
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Modèle atomique de Thomson
Joseph John Thomson (1856-1940) est à l'origine de la découverte de l'existence des électrons, particules dotées d'une charge négative et faisant partie des atomes. Cette découverte a renversé la théorie atomique de Dalton, selon laquelle l'atome est indivisible, mais formé de particules encore plus petites et, par conséquent, il est devenu connu sous le nom de « pudding aux raisins ».
L'atome de Thomson (1898): sphère chargée positivement avec des électrons fixes.
Selon Thomson :
- L'atome est électriquement neutre ;
- Les électrons s'attachent à une surface chargée positivement ;
- Il y a une répulsion entre les électrons répartis dans les atomes.
Points négatifs: Bien que Thomson ait pris en compte l'existence des électrons, l'atome n'est pas une sphère positive, mais plutôt doté de particules chargées positivement, les protons, identifiées en 1886 par le scientifique Eugene Goldstein et confirmées plus tard par Ernest Rutherford.
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Modèle atomique de Rutherford
Grâce à ses expériences, Ernest Rutherford (1871-1937) a réussi à démontrer que l'atome n'était pas une particule indivisible comme on le croyait, mais qu'il était formé de particules plus petites.
L'atome de Rutherford (1911): un noyau et des électrons chargés positivement sont situés autour de lui dans l'électrosphère.
Selon Rutherford :
- L'atome a une région centrale avec une forte concentration de charge positive ;
- La masse d'un atome est concentrée dans sa région centrale ;
- Les électrons sont plus légers et se situent autour du noyau, une région qui contient de nombreux espaces vides.
Points négatifs: Le noyau atomique ne possède pas seulement des particules chargées positivement, mais il existe aussi d'autres particules subatomiques, les neutrons, découvertes par James Chadwick en 1932. De plus, le modèle proposé par Rutherford n'expliquait pas l'émission de lumière par les atomes.
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modèle atomique de Bohr
Cherchant à expliquer pourquoi les éléments émettent des couleurs caractéristiques lorsqu'ils sont exposés à certaines conditions et sur la base de la Le modèle atomique de Rutherford, Niels Bohr (1885-1962) a proposé une théorie atomique qui expliquait l'émission de lumière dans certains fréquences.
L'atome de Bohr (1913): les électrons se déplacent en couches circulaires fixes autour du noyau.
Selon Bohr :
- Les électrons se déplacent dans les couches autour du noyau ;
- Les couches autour du noyau ont des valeurs énergétiques spécifiques ;
- Pour passer à un niveau plus extérieur, l'électron doit absorber de l'énergie. En revenant à une couche plus proche du noyau, l'électron libère de l'énergie.
Points négatifs: On ne peut pas dire que les électrons voyagent autour du noyau dans des positions fixes comme les planètes autour du Soleil.
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Modèle atomique quantique
De nombreux scientifiques ont contribué au développement de la mécanique quantique, qui tente d'expliquer la structure « plus réelle » d'un atome par la combinaison de plusieurs études et, par conséquent, c'est la plus complexe.
Atome quantique (1926): le noyau est constitué de protons (charge positive) et de neutrons (charge nulle), et les électrons (charge négative) forment un nuage électronique autour du noyau.
Selon le modèle atomique quantique :
- Le noyau est composé de protons et de neutrons. Puisque seuls les protons ont une charge, le noyau est chargé positivement ;
- Les électrons forment un nuage électronique autour du noyau ;
- Les électrons se déplacent en orbitales, dans l'espace tridimensionnel ;
- La position exacte d'un électron ne peut pas être définie. Ce qui est fait, ce sont des calculs qui déterminent la probabilité de la région qu'un électron sera dans un temps donné.
Toi nombres quantiques ont pour fonction de localiser les électrons. Sont-ils:
O nombre quantique principal (n) représente les niveaux d'énergie, c'est-à-dire les couches électroniques d'un atome.
O nombre quantique secondaire (l) indique les sous-niveaux d'énergie, c'est-à-dire le sous-niveau d'énergie auquel appartient l'électron.
O nombre quantique magnétique (m) est celui qui indique l'orbite où les électrons se rencontrent.
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