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Histoire d’un atome • Les philosophes grecs furent les premiers à proposer une théorie atomique de la matière au Ve siècle avant Jésus-Christ. Selon eux, toute substance se composait de petites particules indivisibles appelées atomes (du grec atomos, qu’on ne peut couper.
Histoire d’un atome • Aristote (384-322 av. J.-C.) élabora une théorie basée sur l’idée que toute matière était formée de quatre substances de base, • la terre, l’air, le feu et l’eau. • D’après ce grand philosophe grec, chaque substance de base présentait différentes combinaisons de quatre qualités spécifiques, • le sec, le chaud, le froid et l’humide.
Histoire d’un atome feu sec chaud air terre froid humide eau
Histoire d’un atome • La théorie de la structure de la matière d’Aristote a servi de modèle pendant près de 2000 ans. • Le scientifique anglais John Daltonproposa dès1803une théorie atomique de la matière. • Cette théorie, qui allait remplacer le modèle d’Aristote s’énonce comme suit:
Histoire d’un atome • Les atomes d’un même élément ont des propriétés identiques; • Toute matière est composée de très petites particules indivisibles appelées atomes; • Les atomes d’éléments différents n’ont pas les mêmes propriétés; • Les atomes de deux éléments ou plus peuvent se combiner dans des proportions constantes pour former des nouvelles substances.
Les particules subatomiques • À la fin du XIXe siècle, de nombreuses expériences allaient à l’encontre de la théorie atomique de Dalton. • Ainsi, le physicien anglais J. J. Thomson, en faisant passer un courant électrique dans des tubes à vide contenant des gaz, découvrit l’existence de particules de charge négative susceptibles d’êtres arrachées des atomes.
Voltage Expérience de Thomson - + Tube à vide Cathode Anode Pièces métalliques (élctrodes)
Voltage Expérience de Thomson - +
Voltage Expérience de Thomson - +
Voltage Expérience de Thomson - +
Voltage Expérience de Thomson - + • En appliquant un voltage approprié aux bornes du tube, des rayons cathodiques (faisceau électronique) se déplacent de l’extrémité négative ou cathode vers l’extrémité positive ou anode.
Voltage Expérience de Thomson - + • En appliquant un voltage approprié aux bornes du tube, des rayons cathodiques (faisceau électronique) se déplacent de l’extrémité négative ou cathode vers l’extrémité positive ou anode.
Voltage Expérience de Thomson - + • En appliquant un voltage approprié aux bornes du tube, des rayons cathodiques (faisceau électronique) se déplacent de l’extrémité négative ou cathode vers l’extrémité positive ou anode.
Voltage Expérience de Thomson - + • En appliquant un voltage approprié aux bornes du tube, des rayons cathodiques (faisceau électronique) se déplacent de l’extrémité négative ou cathode vers l’extrémité positive ou anode.
Voltage Expérience de Thomson • En ajoutant un champ électrique
Voltage Expérience de Thomson + - • En ajoutant un champ électrique
Voltage Expérience de Thomson + - • En ajoutant un champ électrique
Voltage Expérience de Thomson + - • En ajoutant un champ électrique
Voltage Expérience de Thomson + - • En ajoutant un champ électrique
Voltage Expérience de Thomson + - • En ajoutant un champ électrique
Voltage Expérience deThomson + - • En ajoutant un champ électrique, il découvrit que les rayons se dirigent vers le la plaque positive (anode).
Modèle de Thomsom • En 1897, il postula l’existence des électrons, des particules subatomiques ayant une charge négative. • On pourrait le comparer à un petit pain aux raisins dans lequel les raisins représentent les électrons (négatifs), et le pain représente la région de charge positive.
Les particules subatomiques • Un proton possède une charge électrique de grandeur équivalente à celle de l’électron mais de signe opposé. Sa masse correspond à 1836 fois celle de l’électron. • Un neutron possède approximativement la même masse qu’un proton mais n’ayant aucune charge électrique.
Expérience de Rutherford • De 1898 à 1907, un physicien d’origine néo-zélandaise, Ernest Rutherford, poursuivit ses recherches à l’université McGill de Montréal. • Conçues pour vérifier les modèles atomiques connus, certaines de ses expériences consistaient à bombarder de minces feuilles d’or à l’aide de particules alpha (de petites particules de charge positive produites par une décomposition radioactive).
Écran circulaire fluorescent Bloc de plomb Uranium Feuille d’or
Expérience de Rutherford • Rutherford supposait que toutes les particules alpha traverseraient une feuille métallique sans être grandement déviées de leur trajectoire par les atomes d’or. • Or, même si la plupart des particules passèrent facilement à travers la feuille, un faible pourcentage d’entre elles furent déviées à des angles considérables.
car il croyait que la masse était distribuée également dans un atome.
car il croyait que la masse était distribuée également dans unatome.
+ Ses résultats • Rutherford en déduisit qu’un atome devait posséder un centre minuscule de charge positive, le noyau,entouré d’un vaste espace presque vide où se trouvent des électrons négatifs.
Les particules subatomiques Chargerelative Masse relative masse (g) Particule Symbole Électron e- 1- 1/1840 9,11 x 10-28 Proton p+ 1+ 1 1,67 x 10-24 Neutron n0 0 1 1,67 x 10-24
Structure d’un atome • L’atome possède deux régions. • Le noyau et le nuage électronique • Le noyau contient des protons (de charge positive) et des neutrons (neutre). • Ces particules (protons et neutrons) dans le noyau sont appelées nucléons.
Structure d’un atome • Le nuage électronique contient des électrons (de charge négative). • La majeure partie de la masse d’un atome se retrouve dans le noyau. • La majeure partie du volume d’un atome se retrouve dans le nuage électronique.
Dimension d’un atome • Les atomes sont petits. • Les atomes sont mesurés en picomètres (10-12 m) • L’atome d’hydrogène possède un rayon atomique de 32 pm. • Le noyau est très petit comparativement à l’atome. • Si son noyau avait la taille d’une fourmis, l’atome aurait les dimensions d’un terrain de football.
