À l'époque de la Grèce antique, environ 400 ans avant Jésus Christ: Ce sont des philosophes, pas des scientifiques, qui imaginent de quoi est fait l'Univers.
Ces modèles atomiques se basent sur des idées purement théoriques. Il est impossible de vérifier ces hypothèses avec la technologie ou les connaissances de l'époque.
La matière est fait de petites « boules » indivisibles.
Indivisibles en grec se dit « atomos » d’où vient le mot atome.
Il expliquait son modèle comme une comparaison avec l’océan : elle est faite de gouttes d’eau comme la matière est faite d’atomes.
La matière est composée d’un mélange des quatre éléments
La matière est pleine, elle n'a pas constituée de plusieurs particules.
Les représentations modernes de l’atome se sont développées à partir du 19e siècle.
Dalton a développé son modèle de l’atome selon l’électrolyse de l’eau. Il a déterminé si on pouvait produire de l’hydrogène et de l’oxygène à partir de l’eau, l’eau devait forcément être constituée d’hydrogène et d’oxygène.
Les conclusions de Dalton suite à ses expériences:
Toute matière est formée de particules extrêmement petites et indivisibles appelées atomes.
Il est impossible de créer, de détruire ou de diviser des atomes
Il existe plusieurs éléments différents. Les atomes d’un même élément sont semblables. Un atome d’un autre élément n’a pas la même masse ni la même taille.
On peut former des composés (molécules) qui résultent de l’union d’atomes de différents éléments.
On représente l’atome de Dalton souvent comme étant une bille. Les atomes d’éléments différents sont souvent représentés comme étant de tailles ou de couleurs différentes.
Le modèle de Dalton n’était pas en mesure d’expliquer certains phénomènes, comme les phénomènes électriques.
Thomson a fait des expériences avec un rayon cathodique. À cette époque, les scientifiques ne connaissaient pas la nature du rayon observé. Thomson se penche alors sur la question.
Conclusions de Thomson suite à ses expériences...
Les rayons cathodiques ne sont pas de la lumière. Ils sont constitués de particules encore plus petites qu’un atome. Ces particules se sont détachées de l’atome; l’atome est donc divisible.
Ces particules sont attirées par un champ électrique positif. Ces particules “subatomiques” (plus petites que l’atome) sont donc chargées négativement. Il l’appelle l'électron.
Les phénomènes électriques sont donc un mouvement d’électrons.
L’atome est donc fait d’électrons, mais il doit aussi être composé d’une composante chargée positivement, pour que la matière reste neutre.
Il a inventé le modèle du « pain aux raisins » ou « plum pudding ».
L'atome est constitué d'une structure principale possédant une charge électrique positive et il est parsemé d'électrons chargés négativement que l'on peut arracher à l'atome.
On peut comparer cela à un pain aux raisins. La mie du pain correspond à la structure chargé positivement et les électrons correspondent aux raisins que l'on peut arracher au pain.
Rutherford fait des expériences à propos de la radioactivité des éléments. Il bombarde une mince feuille d’or de particules Alpha (particules de matière chargées positivement issues de la radiation du Radium) et remarque que les particules passent en majorité à travers la feuille et que quelques-unes dévient de leur trajectoire.
Conclusions de Rutherford suite à ses expériences...
Comme 99% des rayons passaient au travers de la feuille d’or, sans aucune déviation, il s’est dit que 99% de l’atome était fait de vide.
La masse de l’atome est concentrée au centre de l’atome dans ce qu’il a appelé le noyau.
Parce que les quelques rayons qui frappaient quelque chose étaient repoussés, il y a une particule dans le noyau qui est de charge positive, appelé le proton.
Le peu de rayons qui étaient légèrement déviés passaient très près d’une particule qui circule autour du noyau, qui est de charge négative. C’est les électrons.
Rutherford développe donc son propre modèle atomique à partir de ses observations
Son modèle comporte un noyau composé de protons autour duquel gravitent de manière désordonnée des électrons .
Explications 1.1 - Évolution Modèle Atomique
Niels Bohr a été l’élève de Rutherford. Le modèle de Rutherford avait certaines limites. Il ne permettait pas d’expliquer pourquoi les électrons ne s’écrasent pas sur le noyau à cause de leur attraction. De plus, il ne permettait également pas d’expliquer pourquoi certains gaz lorsqu’ils sont chauffés ou excités avec un courant électrique dégageaient différents spectres de lumière.
Conclusions de Bohr suite à ses expériences...
Bohr suppose que les électrons circulent sur des trajectoires fixes autour du noyau qu’il a appelé orbites électroniques (ou couches électroniques).
Chaque orbite correspond à un niveau d’énergie. Un électron qui reçoit de l’énergie s’excite et il saute sur une orbite plus éloignée du noyau. Lorsqu’un électron « se calme » et revient à une orbite inférieur, il va dépenser de l’énergie sous forme de lumière. Chaque couleur de la lumière émise représente une quantité d’énergie différente.
Bohr a aussi dit que les électrons étaient placés plus ou moins près du noyau, selon leur énergie.
Niels Bohr a donc perfectionné le modèle atomique de Rutherford, son enseignant.
Bohr a ajouté le fait que les électrons ne tournent pas de manière désorganisée autour du noyau mais bien sur des couches précises.
Explications 1.1 - Modèle Rutherford-BohrPour être en mesure de bien savoir dessiner un atome d’un élément donné, il faut être en mesure de déchiffrer le tableau périodique!
Étape 1: Représenter le noyau avec le nombre de protons à l’intérieur de celui-ci. (Ce nombre correspond au numéro atomique)
Étape 2: Déterminer le nombre de couches électroniques de l’atome. Ce nombre correspond au numéro de la période (rangée horizontale du tableau).
Étape 3 : Déterminer le nombre d’électrons à placer sur la dernière couche électronique (électrons de valence) qui correspond au numéro en chiffre romain de la famille (colonne du tableau). Il ne peut jamais y avoir plus de 8 électrons de valence.
Étape 4: Placer les autres électrons sur les couches inférieures en commençant par la première. Le nombre d’électrons sur une couche ne peut pas dépasser 2n2 où “n” correspond au numéro de la couche électronique. Lorsqu’une couche est pleine, on passe à la suivante.
Rappel: Nous travaillons avec des atomes neutres, c’est-à-dire que le nombre total d’électrons est égal au nombre de protons.
Nous pouvons représenter nos atomes avec un style de dessin surnommé "Planétaire" où l'on représenté l'entièrement des couches électriques ainsi que les électrons sur celles-ci. On peut également utilisé un style dessin plus "Épuré" où l'on représente les couches électriques par des arcs de cercles et où les quantités d'électrons sont simplement écrites.
Voici un exemple avec le phosphore:
Le phosphore possède un numéro atomique de 15, il possède donc 15 protons dans son noyau.
Le phosphore est dans la famille VIIA, il possède donc 5 électrons de valence (sur sa dernière couche électronique).
Le phosphore est sur la troisième période (ligne horizontale), il possède donc 3 couches électroniques.
Brome (Br)
Chlore (Cl)
Potassium (K)
Exemples 1.1 - Modèle Rutherford-Bohr