Le modèle atomique: les 5 types les plus connus

Les scientifiques ont longtemps essayé de créer un modèle physique, qui pourrait expliquer la structure d'un atome et l'emplacement mutuel des charges électriques. Ce modèle prend le nom du modèle atomique et est développé à partir de tests expérimentaux solides et correctement élaborés.
Mais quelle est l'histoire de ces modèles atomiques? Combien ont été créés et sur quelle base? Aujourd'hui, nous essaierons de répondre à ces questions.

1. Modèle atomique de Dalton

En 1808, John Dalton, chimiste anglais et physique, élabore son modèle atomique, qui définit les atomes comme des particules microscopiques, indivisibles et solides, comparables aux boules de billard. Ce modèle atomique est basé sur trois des lois fondamentales de la chimie: la loi sur la conservation de masse du Lavoisier, la loi des proportions définies de Proust et la loi de Dalton, créée par lui-même. En vertu de ces lois, le modèle atomique de Dalton a des caractéristiques fondamentales concernant les atomes du même élément, à savoir:

• Ils sont les mêmes les uns avec les autres et partagent la même masse.
• Ils ne peuvent pas être convertis en atomes d'un autre élément.
• Ils ne peuvent être combinés qu'à un nombre entiers d'atomes d'un autre élément.
• Ils ne peuvent pas être créés, ni détruits. Pour cette raison, dans une réaction chimique, ils déplacent des composés entiers.

2. Modèle de Thomson

Nous avons vu que dans le modèle atomique de Dalton, l'atome est considéré comme une particule sphérique, solide et indivisible. De plus, Dalton ne connaissait pas l'existence d'électrons et de protons, des particules subatomiques découvertes entre la fin du 19e siècle et le début du 20e. Précisément pour cette raison, le modèle atomique de Dalton n'est pas en mesure d'expliquer les phénomènes électriques des atomes.

Le premier modèle qui essaie de décrire le placement mutuel des charges électriques dans un atome est le modèle atomique de Thomson.
Joseph John Thomson était un physique anglais, qui en 1897, suite à ses expériences avec des tuyaux de rayons de cathode, a découvert l'existence d'une particule subatomique, ayant une charge électrique négative: l'électron. En vertu de cette découverte, il a développé un modèle atomique qu'il a lui-même défini « Dans Panettone ».

Selon Thomson, puisque la question est électriquement neutre et ne montre donc pas les effets des charges électriques, la quantité de charges positives doit être égale à la quantité de charges négatives, afin de s'annuler. Par conséquent, si les électrons sont présents dans l'atome, il doit également y avoir des charges électriques positives qui annulent la charge négative des électrons.
Ce que Thomson décrit, c'est un atome considéré comme une sorte de nuage sphérique, ayant une charge électrique positive, dans laquelle les électrons sont disposés au hasard « Comme les raisins secs dans le panettone ». Le nombre d'électrons est tel que l'atome est électriquement neutre.

3. Modèle de Rutherford

Le modèle atomique de Thomson a rapidement été dépassé, à la suite d'une expérience menée par le scientifique néo-zélandais Ernest Rutherford en 1911. L'expérience en question visait à analyser le comportement des particules α, lorsqu'elles ont été lancées contre un feu d'or très mince.
Mais quelles sont exactement ces particules? Les particules α sont un rayonnement corpusculaire, composé de deux neutrons et de deux protons et qui ont donc une charge électrique positive.
Cela dit, nous allons examiner de plus près l'expérience menée par Rutherford et les résultats auxquels il a apporté.

Les particules α, provenant d'une source radioactive, sont lancées contre une feuille d'or très mince, autour duquel un écran fluorescent a été disposé. Cet écran a un double utilitaire: il empêche les particules de se disperser dans l'air et enregistre leur point d'impact. Cela signifie que, à travers l'écran fluorescent, nous pouvons comprendre ce qui se passe lorsque les particules sont lancées contre la lame d'or.

Au cours de l'expérience, il a été noté que les particules α se comportaient de différentes manières: si la plupart des particules traversaient le papier d'or sans difficulté, d'autres n'ont pas réussi et en effet elles étaient brusquement repoussées; D'autres encore n'ont subi qu'une légère déviation.
Essayons de comprendre à quoi ces résultats sont dus.

Dans le premier cas, nous avons observé que les particules ont pu traverser la feuille d'or sans problème, sans être déviée. Cela signifie que, sur leur chemin, ils n'ont rencontré aucun obstacle et ont donc traversé un espace vide.

Deuxièmement, nous avons vu que certaines particules ont rebondi brutalement vers l'arrière. Puisque nous savons que les particules α ont une charge électrique positive, leur comportement n'est expliqué que si, le long de leur chemin, ils rencontraient un noyau de charges électriques positives. Ce dernier, exerçant une grande force de répulsion sur les particules α, les a rencontrés.
Enfin, nous avons observé que certaines particules α étaient légèrement détournées. Ce comportement est dû au fait que la trajectoire de ces particules a passé près du cœur des charges positives et a donc subi son influence.

Sur la base de ces résultats, Rutherford a développé son modèle atomique.

Le modèle atomique ou le modèle atomique nucléaire de Rutherford voit l'atome comme une sphère, au centre dont il existe un noyau (composé de neutrons et de protons) de charge électrique positive. La masse de l'atome est concentrée dans le noyau lui-même. Quant aux électrons, ceux-ci occupent l'espace vide autour du noyau et se déplacent autour de lui, décrivant des orbites circulaires.

4. Modèle de Bohr

Avec l'avènement de la théorie quantique, le modèle atomique de Bohr a pris la place de celui de Rutherford.
Selon le modèle atomique de Bohr, les électrons sont disposés sur des orbites quantifiées, en fonction de leur niveau d'énergie.

Avant d'aller décrire le modèle lui-même, il est important d'ouvrir une petite parenthèse: quel est le nombre d'énergie, sur quelle théorie quantique est basée?
Les quantums, ou photons, sont des corpuscules, similaires aux dieux « Packages d'énergie »dont le rayonnement électromagnétique est constitué.
L'énergie associée à chaque photon est calculée en multipliant la constante de Planck (H) avec la fréquence du rayonnement électromagnétique (V):

E = = H • V

Cela dit, nous pouvons aller pour décrire les points fondamentaux du modèle atomique de Bohr:

• Si dans la rotation autour du noyau, l'électron ne perd pas acquiert de l'énergie, l'orbite sur laquelle elle est appelée stationnaire.
• Un électron ne peut se déplacer sur une orbite plus éloignée du noyau que s'il acquiert une quantité suffisante d'énergie. Quand c'est le cas, il est dit que l'électron est dans un état excité.
• Lorsqu'un électron se déplace vers une orbite plus près du noyau, il disperse l'énergie sous forme de rayonnement électromagnétique.
• Le autant que l'énergie du rayonnement émis est égale à la différence d'énergie entre les deux orbites.

5. Le modèle atomique en orbitales

Le modèle atomique suivant celui de Bohr était le modèle atomique en orbitales, qui identifie les zones (orbital) dans lequel la probabilité de trouver un électron en mouvement est élevée, selon le principe de l'indétermination de Heisenberg.
Les propriétés des orbitales sont définies par quatre nombres quantiques: n, l, m et m_trier o Nombre quantique de spin.
Le nombre quantique principal (n) indique le niveau d'énergie de l'orbitale et peut avoir une valeur entre 0 et ∞, mais il n'y a que 7 niveaux d'énergie. Les électrons sont disposés sur ces 7 niveaux à partir de celui avec une énergie plus faible et ne peuvent pas passer au niveau suivant, sans avoir d'abord terminé le précédent.
Le nombre quantique secondaire (l) indique plutôt la forme de l'orbitale et donc de sa sous-vie d'énergie (S, P, D, F):

• S: forme sphérique; Il n'a qu'une seule orbitale.
• P: forme bilobata; Il a trois orbitales.
• D: forme plurilobata; Il a cinq orbitales.
• F: forme de plurilobata articulée; Il a sept orbitales.

Les valeurs de ce nombre quantique sont comprises entre 0 Ed (N-1).

Le nombre quantique magnétique (m) définit les propriétés d'une orbitale sous l'influence d'un champ magnétique. Sa valeur oscille entre -le + l, y compris zéro.
Enfin, nous avons le nombre quantique de spin (M_trier), qui d̩crit comment une orbitale est dispos̩e dans un champ magn̩tique et peut ̻tre parall̬le ou oppos̩. Il prend la valeur de + lorsqu'il est parall̬le et Рlorsqu'il est oppos̩.

Selon le principe d'exclusion de Pauli, dans un électrons orbital ne peut pas avoir les quatre nombres quantiques en commun. Étant donné que les trois premiers nombres quantiques sont communs à tous les électrons d'un orbital, les électrons doivent avoir un rotation opposée.

Ainsi termine cette brève explication sur les différents modèles atomiques.

Genève