L’évolution du modèle de l’atome

Le modèle de Démocrite

Le philosophe Démocrite (460 – 370 av. J.-C.)  de l’Antiquité affirme que la matière est constituée de particules très petites qu’il est impossible de briser ou de diviser. Il appelle ces particules atomes (le mot atome vient du mot grec de même prononciation et qui signifie indivisible). Sa représentation de la matière est appelée le modèle de la discontinuité, car il pense que ces particules sont séparées par du vide.

Le modèle d’Aristote

Le philosophe Aristote (384 – 322 av. J.-C.) s’oppose à l’idée de Démocrite. Pour lui, la matière doit remplir totalement l’espace qu’elle occupe (le modèle de la continuité). Il affirme que la matière est divisible à l’infini et que la matière est constituée de quatre éléments : la terre, le feu, l’air et l’eau. Qu’ils sont mélangés en proportions différentes pour former les différentes substances qui nous entourent.

Le modèle de Dalton

Le chimiste et physicien anglais John Dalton (1766 – 1844). Dalton construit son modèle à partir d’expérimentations scientifiques. Il se base sur des observations faites par différents scientifiques et par lui-même pour construire son modèle.

  • La matière est composée de petites particules invisibles et indivisibles appelées atomes.
  • Les atomes d’un même élément sont identiques. Ils ont les mêmes propriétés et la même masse.
  • Les atomes d’éléments différents ont des propriétés et des masses différentes.
  • Les atomes peuvent se combiner pour former une nouvelle substance.
  • La molécule produite possède des propriétés différentes des atomes qui la constituent.

Le modèle de Thomson

Le physicien britannique Joseph John Thomson (1871 – 1937) découvre que les rayons émis par une cathode métallique, quel qu’en soit le métal, dans un tube cathodique, sont constitués de particules chargées négativement qu’il appelle « électrons » : il en déduit que c’est un élément constitutif de l’atome.

Il imagine, en 1902, un modèle de l’atome :
une sphère électriquement neutre remplie d’une substance chargée positivement dans laquelle les électrons sont figés.

La description de son modèle est la suivante :

  • L’atome n’est pas indivisible, puisqu’il est possible de lui arracher des électrons.
  • L’atome est une boule de matière positive parsemée de petits grains négatifs, les électrons.
  • Les charges négatives des électrons sont contrebalancées par la charge positive de la boule. De cette façon, l’atome est neutre.

Son modèle est appelé le modèle du pain aux raisins (plum pudding), puisqu’on peut comparer la mie du pain à la boule de matière positive et les raisins aux électrons qui sont répartis à l’intérieur du pain.

Le modèle de Rutherford

Le physicien néo-zélandais Ernest Rutherford (1871 – 1937) démontre expérimentalement que la structure de l’atome d’hydrogène se compose d’un noyau très petit entouré d’électrons en mouvement.

Pour prouver l’existence du noyau, Rutherford bombarde une feuille d’or de 0,1 μm d’épaisseur avec un faisceau de particules α positives et observe que certaines rebondissent anormalement.

Rutherford conclue donc à l’existence de particules chargées positivement dans l’atome d’or qui repoussent les particules α. Ces particules sont confinées dans une petite partie de l’atome appelée « noyau ».

La description de son modèle est la suivante :

  • L’atome est principalement constitué de vide.
  • L’atome est principalement constitué de vide.
  • L’atome a un noyau petit et dense, formé de particules positives, les protons.
  • Les électrons gravitent autour du noyau.
  • Un atome neutre possède autant d’électrons que de protons.

Le modèle de Niels Bohr

Bohr suppose que les électrons circulent sur des orbites, qu’il appelle couches électroniques. Chaque couche électronique correspond à un niveau d’énergie précis. Plus l’électron se situe sur une couche éloignée du noyau, plus il a d’énergie.

Les électrons peuvent se déplacer d’une couche à une autre selon leur gain ou leur perte d’énergie. Si on fournit de l’énergie à un électron, il se déplace vers une couche supérieure.

Toutefois, l’électron ne reste pas sur la couche supérieure. Il redescend sur sa couche de départ. En descendant, il perd de l’énergie, qu’il émet sous forme de lumière.

La description de son modèle est la suivante :

  • L’atome est représenté par un espace presque vide avec, au centre, un noyau dense contenant les protons.
  • Les électrons circulent autour du noyau de l’atome sur les couches électroniques.
  • Il peut y avoir plus d’un électron par couche électronique.
  • Un atome neutre possède autant d’électrons que de protons.

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