Le spectre électronique de l ’hydrogène

1. Le spectre électronique de l ’hydrogène

2. Petit rappel

3. L’atome de BOHR NOYAU - Numéro Atomique Z = nombre de protons (charge +e)  symbole X pour chaque Z - Nombre de neutrons (sans charge) A - Z - Nombre de Masse A = p+ + no ATOME de Bohr a un cortège électronique Ze-. Les électrons sont sur des trajectoires appelées orbitales L ’atome est électriquement neutre

4. ENERGIES-SPECTRE EMISSION-HYDROGENE

5. Une raiedu spectre correspond à uneexcitation ou une désexcitation de l’atome d’un niveau d’énergie à un autre. Si un atome se désexcite et passe d’un niveau d’énergie Ei à un niveau d’énergie Ef, il émet une radiation monochromatique (une couleur)qui varie selon la quantité d’énergie émise ou absorbée :

6. SERIE de LYMAN UV SERIE de BALMER visible n=2 n=1 n=3 SERIE de PASCHEN IR SPECTRE D’EMISSION DE L’ATOME HYDROGENE

7. Émission de lumière Lorsqu’on chauffe un atome, on fournit de l’énergie à ses électrons. les électrons sont excités et sautent sur une orbite d’énergie supérieurs. - - - - - - Faible niveau d’énergie Haut niveau d’énergie

8. Émission de lumière Lorsqu’on chauffe un atome, on fournit de l’énergie à ses électrons. les électrons sont excités et sautent sur une orbite d’énergie supérieurs. - - - - - - - Faible niveau d’énergie Haut niveau d’énergie

9. Émission de lumière Les électrons regagnent leur orbite initiale, ce qui engendre une libération d’énergie sous forme de lumière. - - - - - - - Faible niveau d’énergie Haut niveau d’énergie

10. En 1905, Einstein postule que ces quanta d’énergiesont portés par des particules de masse nulle, non chargées se propageant à la vitesse de la lumière dans le vide ; ces particules sont appelées « PHOTON». Rq : Passage d’un état excité à un autre par émission ou absorption d’un photon :

11. E1 Photon émis Photon absorbé E2 Les spectres On nomme spectre l’ensemble des photons absorbés ou émis par une substance Une substance absorbe ou émet un photon quand une de ses particules passe d’un niveau d’énergie à un autre

12. Visualisation d ’un spectre d ’émission On peut visualiser le spectre émis par une substance en utilisant un instrument qui sépare le faisceau de lumière émise en ses longueurs d ’onde constituantes

13. Utilisation d ’un spectroscope On peut voir le détail d’un spectre en utilisant un instrument nommé spectroscope Fente Prisme Substance émettrice Obturateur Écran On obtient sur l’écran des images de la fente

14. 400 nm 500 nm 600 nm 700 nm i.r u.v Lumière visible Spectres d ’émission continus Certaines substances comme les solides chauds émettent des photons dans toutes les longueurs d ’onde : leur spectres sont continus Des détecteurs adéquats permettent de percevoir les photons ultraviolets ou infrarouges émis

15. 400 nm 500 nm 600 nm 700 nm i.r u.v Lumière visible Spectres d ’émission de raies Certaines substances comme les éléments gazeux chauds émettent des photons dans certaines longueurs d ’onde seulement C ’est le cas de l ’hydrogène On nomme le type de spectre obtenu spectre de raies

16. Spectre caractéristique de chaque élément chimique Hg Na Ne

17. 0 J n = 6 n = 5 n = 4 n = 3 -0,4x10-18J Photons i.r n = 2 Photons visibles -0,8x10-18J -1,2x10-18J -1,6x10-18J -2,0x10-18J n = 1 Photons u.v Origine des spectres d’émission de raies Selon les théories atomiques modernes, les spectres de raies sont d’origines électroniques Les électrons d’un atome peuvent occuper différents niveaux énergétiques Les niveaux d ’énergie de l ’électron de l ’hydrogène se calculent par l ’équation de Rydberg : En = -2,18x10-18 n2 Des photons sont émis lorsque des électrons excités dégringolent des niveaux supérieurs vers les niveaux inférieurs

18. ENERGIES-SPECTRE EMISSION-HYDROGENE n=2

19. Contenant d’hydrogène Spectres d ’absorption En plaçant un élément gazeux devant une source de lumière blanche on peut obtenir le spectre d ’absorption de l ’élément Ampoule Lumière blanche Le spectre d ’absorption comporte des raies noires dans les mêmes positions que les raies d ’émission

20. 0 J n = 6 n = 5 n = 4 n = 3 -0,4x10-18J Photons i.r n = 2 Photons visibles -0,8x10-18J -1,2x10-18J -1,6x10-18J -2,0x10-18J n = 1 Photons u.v Origine des spectres d ’absorption L ’absorption implique les mêmes niveaux énergétiques que l ’émission Des photons sont absorbés lorsque des électrons passent des niveaux inférieurs aux niveaux supérieurs

21. Identifier un atome dans l’atmosphère d’une étoile • Spectre d’absorption • Spectre d’émission