Le mod�le atomique

• -492 | LES QUATRE ELEMENTS D'EMPEDOCLE D'AGRIGENTE

Emp�docle (vers 492-432 av. J.-C.), philosophe grec divisa la mati�re en quatre �l�ments, qu'il appela �galement "racines":

Ces �l�ments sont mus par les forces de l'amour et de la haine.
"Dans l'amour absolu, ils forment une unit� homog�ne, alors que la haine les s�pare". Lorsque ces deux forces entrent en conflit, le m�lange des �l�ments fait surgir les choses mat�rielles.
Cette vision de la mati�re, tr�s imag�e, dessine d�j� une r�alit� scientifique : Les "�l�ments" soumis � des forces attractives ou r�pulsives.

• -440 | LES GRECS ATOMISTES

Le mot "atome" vient du grec "a-tomos" et signifie " ins�cable ". Cette notion fut invent�e par Leucippe de Milet en 420 avant J.C.

Son disciple, D�mocrite d'Abd�re (vers 450-360 av. J.-C.), expliquait que la mati�re �tait constitu�e de corpuscules en perp�tuel mouvement et dot�s de qualit�s id�ales;

"Les atomes se d�placent de mani�re tourbillonnaire dans tout l�univers, et sont � l�origine de tous les compos�s , ce qui comprend �galement tous les �l�ments (feu, eau, air et terre). Les atomes se meuvent �ternellement dans le vide infini. Ils entrent parfois en collision et rebondissent au hasard ou s�associent selon leurs formes, mais ne se confondent jamais. La g�n�ration est alors une r�union d�atome, et la destruction, une s�paration, les atomes se maintenant ensemble jusqu�� ce qu�une force plus forte vienne les disperser de l�ext�rieur. C�est sous l�action des atomes et du vide que les choses s�accroissent ou se d�sagr�gent : ces mouvements constituent les modifications des choses sensibles. Ces agglom�rations et ces enchev�trements d�atomes constituent ainsi le devenir. L��tre n�est donc pas un, mais est compos� de corpuscules."

Ces corpuscules �taient:

• invisibles � cause de leur extr�me petitesse
• ins�cables ou indivisibles comme leur nom l'indique
• pleins (pas de vide � l'int�rieur)
• �ternels car parfaits
• entour�s d'un espace vide (pour expliquer le mouvement et les changements de densit�)
• ayant une infinit� de formes (pour expliquer la diversit� observ�e dans la nature)

Durant de longs si�cles, cette th�orie de l'atome sera oubli�e et seule la th�orie des quatre �l�ments d'Emp�docle sera v�hicul�e par les savants.

• 500 / 1500 | L'ALCHIMIE DU MOYEN-AGE

N�e au Moyen-�ge, l'alchimie est n�e des progr�s de la m�tallurgie et de l'insuffisance de la th�orie des 4 �l�ments � repr�senter la diversit� de la mati�re.

Le grand projet de l'alchimie �tait d'obtenir la transmutation des m�taux "vils" (tel que le cuivre) en m�taux "nobles" tel que l'or. L'activit� des alchimistes s'entourait de secret et s'inscrivait dans une d�marche m�langeant �sot�risme et occultisme. Les alchimistes �taient parfois consid�r�s comme des sorciers.
La d�marche de l'alchimie �tablissait des liens symboliques qui unissaient le microcosme au macrocosme (monde des plan�tes). Par exemple, l'�l�ment Plomb �tait associ� � la plan�te Saturne car celle-ci nous appara�t d'une couleur jaune "plomb�e".
Malgr� leur croyance �sot�rique, les alchimistes d�velopp�rent l'observation, l'exp�rimentation, la mesure et la classification des �l�ments: l'alchimie est donc un pr�curseur respectable de la chimie. D'ailleurs  Newton en fut adepte et la physique actuelle a r�alis� le vieux r�ve de la transmutation en transformant certains atomes en d'autres.

• 1803 | LE RETOUR DE L'ATOME

John DALTON, chimiste, anglais, (1766-1844), en 1803 :

1803 - Reprend la th�orie de D�mocrite (particules infimes et indivisibles), mais compare ces particules � de petites billes. Tous les atomes d'un m�me �l�ment sont identiques et les atomes sont diff�rents d'un �l�ment � l'autre

En 1794, il pr�sente un article donnant la premi�re description du daltonisme, maladie dont il souffre. En 1803, il propose pour la premi�re fois sa th�orie selon laquelle la mati�re est compos�e d'atomes de masses diff�rentes qui se combinent selon des proportions simples. Cette th�orie (qui est sa plus importante contribution � la science) est la pierre angulaire de la chimie moderne. 

En 1808 para�t Un nouveau syst�me de philosophie chimique. Dans ce livre, Dalton dresse la liste des masses atomiques d'un certain nombre d'�l�ments rapport�s � la masse de l'hydrog�ne. Tout en n'�tant pas enti�rement correctes, ses masses forment la base de la table p�riodique moderne des �l�ments. Dalton est arriv� � sa th�orie atomique par une �tude des propri�t�s physiques de l'air atmosph�rique et des autres gaz. Au cours de ses recherches, il d�couvre la loi des pressions partielles des m�langes gazeux (loi de Dalton), selon laquelle la pression totale exerc�e par un m�lange de gaz est �gale � la somme des pressions individuelles qu'exercerait chacun des gaz s'il occupait seul le volume entier. Il a fait progresser la chimie car il �non�a la loi des proportionnalit�s multiples et celles des m�langes des gaz.

• 1897 | LA DECOUVERTE DE L'ELECTRON
  • Le mod�le de Thomson

en 1897, Thomson, physicien, anglais, (1856-1940) d�couvre le premier composant de l'atome: l' �lectron , particule de charge �lectrique n�gative.
En 1904, il propose un premier mod�le d'atome, surnomm� depuis "le pudding de Thomson".
Il imagine l'atome comme une sph�re remplie d'une substance �lectriquement positive et fourr�e d'�lectrons n�gatifs "comme des raisins dans un cake".

En 1897, Thomson prouve exp�rimentalement l'existence des �lectrons. La m�me ann�e, il �non�a son mod�le de l'atome, le mod�le de plum pudding. Il fut propos� en 1904 avant la d�couverte du noyau atomique. Dans ce mod�le, l'atome est compos� d'�lectrons (que J.J. Thomson continuait � appeler � corpuscules ï¿½, plong�s dans une � soupe ï¿½ de charge positive pour �quilibrer la charge n�gative des �lectrons, comme des prunes (plum en anglais) dans un pudding. Les �lectrons (comme nous les connaissons aujourd'hui) �taient consid�r�s comme dispers�s au sein de l'atome.

• 1912 | LA DECOUVERTE DU NOYAU
  • Le mod�le de Rutherford

En 1912, Rutherford , physicien, [n�o-z�landais] anglais, (1871-1937), d�couvre le noyau atomique .
Son nouveau mod�le d'atome montre que sa charge �lectrique positive, ainsi que l'essentiel de sa masse, est concentr�e en un noyau quasi-ponctuel.
Les �lectrons de l'atome se d�placent autour de ce noyau telles des plan�tes autour du Soleil, et la force �lectrique attractive (la charge - de l'�lectron attirant la charge + du noyau) joue le r�le de la force de gravitation pour les plan�tes; d'o� le nom de mod�le d'atome plan�taire .
A noter que contrairement � l'atome des Grecs, celui de Rutherford n'est ni indivisible (puisque composite), ni plein puisqu'il contient essentiellement du vide: La distance noyau-�lectrons est 100.000 fois plus grande que le diam�tre du noyau lui m�me (diam�tre du noyau = 10^-15 m�tre = 1 Fermi).

Ernest Rutherford (n� le 30 ao�t 1871 � Brightwater, Nouvelle-Z�lande - d�c�d� le 19 octobre 1937 � Cambridge, Angleterre) est consid�r� comme le p�re de la physique nucl�aire. Il a d�couvert les rayonnements alpha, les rayonnements b�ta. Il a aussi d�couvert que la radioactivit� s'accompagnait d'une d�sint�gration des �l�ments chimiques, ce qui lui valut un prix Nobel de chimie en 1908. C'est encore lui qui a mis en �vidence l'existence d'un noyau atomique, dans lequel �taient r�unies toute la charge positive et presque toute la masse de l'atome, et qui a r�ussi la toute premi�re transmutation artificielle. [Un vieux r�ve d'alchimiste !]

C'est en 1911 qu'il d�couvre le noyau atomique. Il avait observ� � Montr�al qu'en bombardant une fine feuille de mica avec des particules alpha, on obtenait une d�viation de ces particules. Geiger et Marsden refaisant de fa�on plus pouss�e ces exp�riences et en utilisant une feuille d'or, constat�rent que certaines particules alpha �taient d�vi�es de plus de 90 degr�s. Rutherford �mit alors l'hypoth�se, dont Geiger et Marsden confront�rent les conclusions � l'exp�rience, qu'au centre de l'atome devait se trouver un � noyau ï¿½ contenant presque toute la masse et toute la charge positive de l'atome, les �lectrons d�terminant en fait la taille de l'atome.

Le mod�le plan�taire de l'atome pr�sente un gros d�faut. Les �lectrons peuvent �mettre de la lumi�re sous certaines conditions (dans un ampoule �lectrique par exemple); ce faisant, ils perdent de l'�nergie et devraient donc se rapprocher dangereusement du noyau jusqu'� s'y �craser!
Un tel atome ne serait donc pas stable.

• 1913 | L'ATOME DE BOHR
  • Le mod�le de Bohr

Afin de rendre compte de cette stabilit� atomique, Niels Bohr cr�e en 1913 un nouveau mod�le d'atome:
Les orbites des �lectrons ne sont pas quelconques mais "quantifi�es"; seules certaines orbites particuli�res sont permises pour l'�lectron. Ce n'est que lorsque celui-ci saute d'une orbite � l'autre qu'il peut �mettre (ou absorber) de la lumi�re.
 

• 1932 | LA DECOUVERTE DES NEUTRONS

Rutherford comprend que le noyau est lui-m�me compos� de nucl�ons . Ces nucl�ons sont de deux sortes:

• de charge positive, c'est un proton .

• de charge neutre, c'est un neutron

Le neutron sera effectivement d�couvert en 1932 par Chadwick .

James Chadwick (n� le 20�octobre�1891 et mort le 24�juillet�1974) est un physicien britannique. Il a d�couvert l'existence du neutron, en 1932. Cette d�couverte a men� directement � la fission nucl�aire et � la bombe atomique. Il a re�u un prix Nobel pour cet avancement pour la science.

James Chadwick, fut l�assistant de Rutherford. Il entendit Rutherford formuler l�id�e d�une sorte d�atome de masse 1 et de charge 0 qui n��tait pas l�hydrog�ne : cet objet, n��tant pas sujet aux r�pulsions �lectriques que subissaient les protons et les particules alpha, devait pouvoir s�approcher des noyaux et y p�n�trer facilement. Chadwick se souvint 12 ans plus tard de cette communication, quand il eut � interpr�ter les r�sultats de ses exp�riences.

• 1930 | VERS LA PHYSIQUE QUANTIQUE
  • Le mod�le de Schr�dinger

Le mod�le de Bohr est le dernier mod�le ob�issant � la physique classique , c'est-�-dire la physique qui explique les mouvements et les ph�nom�nes existant � notre �chelle humaine. Ces mod�les d'atomes sont donc faciles � comprendre et � se repr�senter.

Ce mod�le est d'ailleurs toujours celui que le grand public affectionne!
Eh bien ce mod�le est faux car, � l'�chelle atomique, de nouvelles lois s'appliquent! Ces lois appartiennent � une �trange physique tr�s �loign�e de nos concepts habituels..

• Boite � outils

• Tableau p�riodique

• Retour en haut