L'atome

1. L'atome Un modèle en évolution Par Sylvain Houle Sciences Physiques - Secondaire 4- Le nucléaire Cliquez ici pour débuter Infos sur le diaporama

2. MENU Introduction De l ’Antiquité jusqu’au Moyen Âge De la Renaissance jusqu’au 19e siècle Du 19e siècle jusqu’à nos jours Le modèle atomique actuel Caractéristiques des particules de l ’atome En conclusion FIN Fais ton choix ! Page présentation 2

3. Introduction Comment sont constitués l’air, le feu, l ’eau, la terre et tout ce qui nous entoure ? Quels sont les secrets de la matière ? On sait aujourd’hui que la matière est constituée de molécules, elles-mêmes formées d’atomes. Mais ceci n’a pas toujours été le cas ! Cette présentation te montre l’évolution du modèle de l’atome de l’Antiquité à nos jours. Maintenant, à toi de jouer, en naviguant parmi les différentes diapositives ! Utilise ces touches pour naviguer

4. De l’Antiquité jusqu’au Moyen-Age ATOMOS = INSÉCABLE Tout commence au 5e siècle avant Jésus-Christ, en Grèce, qui est en plein épanouissement. Le philosophe Leucippe invente le mot « atome » qui signifie « indivisible ». Selon lui, la matière est constituée de particules infiniment petites, qu’on ne peut pas diviser. Leucippe 460-370 av. J.-C.

5. Quelques années plus tard, Démocrite, disciple de Leucippe, approfondit l ’idée de ce dernier pour en faire une véritable théorie. Il soutient que : • les atomes se combinent les uns aux autres de différentes façons; • les atomes sont constamment en mouvement; • entre les atomes c’est le vide; • Il introduit ainsi l ’idée de discontinuité de la matière. Le modèle de Démocrite:particules pleines, insécables et éternelles avec du « vide » entre. DÉmocrite 460-370 av. J.-C.

6. D ’autres ne sont pas d ’accord. Aristote, grand philosophe grec, propose la théorie des quatre éléments. Pour lui, la matière et tous les êtres vivants sont composés d’eau, de terre, d’air et de feu. Plutôt incroyable comme croyance n ’est-ce pas ! ARISTOTE 384-322 av. J.-C. FEU EAU TERRE AIR

7. Selon Aristote, la matière est continue, c’est-à-dire qu’elle occupe tout l’espace, sans vide. Il ajoute que l’eau, l’air, la terre et le feu se combinent sous l’action des quatre qualités fondamentales que sont l ’humide et le sec, le froid et le chaud pour former les autres substances. Cette théorie sera populaire très longtemps mais finira par être détrônée par « l ’atomisme ».

8. Les alchimistes L ’alchimiste travaille avec le soufre, le plomb, le fer, l’or, l’argent et le mercure. Il cherche aussi l’élixir de longue vie. Au cours des 1000 ans qui vont suivre, la science progresse lentement. Les alchimistes ajoutent un peu de magie et de religion à la science en essayant de transformer le plomb en or avec la pierre philosophale, en essayant aussi de trouver un remède qui guérit toutes les maladies, le tout sans succès. Leurs méthodes seront cependant à la base de la méthode expérimentale.

9. De la Renaissance jusqu’au 19e siècle Le 15e siècle amène un intérêt croissant pour ce qui nous entoure. On s’intéresse davantage à la géographie, l’astronomie, la médecine et la chimie. La recherche scientifique avance à pas de géant. Les contributions de Boyle, de Lavoisier et de Proust révolutionnent les sciences physiques et imposent de façon définitive la méthode expérimentale. Robert Boyle (1627-1691) Antoine Lavoisier (1743-1794) Louis-joseph proust (1754-1826)

10. Du 19e siècle jusqu’à nos jours Corps simple : formé d’un ou plusieurs atomes semblables Corps composé : formé d’atomes ou d’éléments différents • Au début du 19e siècle, c’est dans un bouillonnement d’idées que le savant anglais John Dalton approfondit les idées de Démocrite sur l’atome. • Il décrit les atomes comme de petites billes de tailles et de forme différentes. • Il fait, entre autres, la distinction entre corps simple et corps composé. John Dalton (1766-1844)

11. Il soutient ensuite que les atomes d ’un même élément sont identiques et ont la même masse. • Il met aussi de l ’ordre en recensant tous les éléments connus et les classe selon leur masse. • Somme toute, il donne une identité propre à l ’atome… et formule le premier vrai modèle moderne, appelé « boule de billard de Dalton». Clique sur l ’image pour agrandir

12. — En 1896, sir Joseph Thomson, physicien anglais, approche un aimant d’un tube cathodique et remarque que la trajectoire du courant s’incurve. Il en déduit que l ’atome contient des particules électriques, de charge négative, qu’il nomme « électrons ». Joseph Thomson (1856-1940) L ’expérience de Thomson Thomson découvre l ’électron

13. + + + + + + + + + + + + + + + + Bien sûr, comme les atomes sont neutres, Thomson déduit aussi qu’ils doivent contenir une charge positive pour annuler celle de l ’électron. Il ne nomme cependant pas cette charge. En math, tu sais qu’un moins annule un plus (-5 + 5 = 0)! Dans l’atome, un électron est négatif et l ’atome est neutre, c ’est-à-dire sans charge. Il faut donc qu’il y ait une charge positive pour contrer la charge de l ’électron !

14. + + + + + + + + + + + + + + + + En 1904,Thomson propose un modèle d’atome, surnommé depuis "le pudding de Thompson". Il imagine l’atome comme une sphère remplie d'une substance électriquement positive et fourrée d'électrons négatifs "comme des raisins dans un cake" - - - - - - - - - - - - - - - -

15. En 1899, Ernest Rutherford bombarde une mince feuille d’or, dont les atomes sont lourds, avec des particules positives très petites et très rapides. Il observe que presque toutes les particules passent au travers de la feuille sans être déviées. Cela lui permet d ’arriver à des conclusions décisives. Ernest rutherford (1871-1937)

16. Ses conclusions sont les suivantes

17. + La majeure partie de l ’atome est vide et presque toute sa masse est concentrée dans un noyau petit, de charge positive. Comme l ’atome est neutre, les protons sont en nombre égal aux électrons. Le noyau positif s ’appelle «PROTONS ». Un épais nuage d’électrons très léger gravite à grande vitesse autour du noyau à une grande distance de celui-ci. Rutherford découvre le proton

18. L ’existence du noyau et du proton est maintenant démontré Rutherford présente ainsi le modèle « planétaire » de l ’atome. En effet, l ’analogie avec le système solaire où les planètes gravitent autour du soleil est évidente.

19. — — — Encore des mystères ! • À ce moment, il reste cependant encore quelques mystères sur l’atome. Entre autres: • Comment les électrons se déplacent-ils autour du noyau ? • Quelle est leur distribution ?

20. Le physicien Danois Niels Bohr amène une réponse à ces questions. Il introduit dans la conception du modèle atomique de Rutherford la notion de NIVEAUX D’ÉNERGIE. Les électrons en rotation autour du noyau doivent se distribuer sur des orbites définis appelés COUCHES ÉLECTRONIQUES. Niels Bohr (1885-1962)

21. + + + + + + + + + + + + + + + + + + Reste un problème à résoudre: comment les protons surmontent-ils la force de répulsion électrique qui devrait normalement les éloigner les uns des autres puisqu’ils sont de même charge ? En effet, selon la loi des charges, deux charges de même nature se repoussent. Alors, pourquoi le noyau « n ’éclate-t-il » pas ? + + + + + + +

22. + + n James Chadwick améliore le modèle de Bohr en 1932 en apportant une solution au problème mentionné. Il déduit que comme le noyau n’éclate pas, il doit s’y trouver une autre force capable de contrer la force électrique. Si le noyau peut garder sa cohésion, c’est en partie grâce à la présence des NEUTRONS, particules neutres, présentes dans le noyau. James Chadwick (1891-1974)

23. - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - Le modèle atomique actuel Ce dernier modèle, appelé « modèle Rutherford-Bohr » est encore en vigueur aujourd’hui. On l ’appelle aussi « modèle atomique actuel simplifié ». Tu retrouves dans ce qui suit, un résumé de ses principales caractéristiques.

24. Détails du modèle actuel Le modèle actuel présente l ’atome comme une unité divisible comportant des particules positives (protons) et des particules neutres (neutrons), concentrées dans un noyau minuscule et dense, et des particules négatives (électrons) évoluant sur des couches électroniques.

25. Entre les électrons et le noyau, c’est le vide. • La masse des protons est 1840 fois plus grande que celle des électrons et presque égale à celle des neutrons. • Le diamètre de l ’atome est 50 000 fois plus grand que celui du noyau, même si le noyau renferme 99,97 % de la masse de l’atome.

26. L’atome comme un tout est neutre. • Il y a autant de protons que d’électrons dans l ’atome. • L’électron et le proton possèdent une charge électrique égale.

27. Caractéristiques des particules de l'atome CLIQUE ICI

28. En conclusion Comme tu as vu, l’atome est bien organisé. En apparence, rien ne peut l’affecter. Mais tu verras plus tard que l’atome n’est pas immuable. En effet, son noyau peut perdre quelques particules provocant justement, la radioactivité. C’est là que se cache tout le potentiel de l’énergie atomique. Mais ça, c’est une autre histoire ! À bientôt ! MENU FIN 28

29. Infos sur le diaporama Auteur: Sylvain Houle Date de création: juin 2003 Ce diaporama a été réalisé dans le cadre du cours « Utilisation pédagogique des technologies médiatiques » Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue Val-d’Or Page présentation

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31. Pour les 20 éléments les plus légers, les électrons sont distribués sur des couches électroniques selon les règles suivantes: • nombre maximum d’électrons • 1e couche: 2 électrons • 2e couche: 8 électrons • 3e couche: 8 électrons • les électrons remplissent toujours une couche électronique avant de passer à la couche suivante. Précédent