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Chapitre 4. Structure Electronique de L’atome Dr. A. DIREM 2020-2021 UNIVERSITÉ

Chapitre 4. Structure Electronique de L’atome Dr. A. DIREM 2020-2021 UNIVERSITÉ ABBES LAGHROUR, KHENCHELA FACULTÉ DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE DÉPARTEMENT DES SCIENCES ET TECHNIQUES COURS DE CHIMIE 1 Dualité onde-corpuscule  La nature ondulatoire de la lumière :  La nature ondulatoire de la lumière : • Une onde est une déformation progressive et périodique qui se propage dans un milieu, du point d’origine à des points distants. • Les ondes électromagnétiques résultent du mouvement de charges électriques. • Ce mouvement produit des oscillations en phase des champ électrique et magnétique orthogonaux qui se propagent dans l’espace. Chap 4. Structure électronique de l’atome Dualité onde-corpuscule  La nature ondulatoire de la lumière :  La nature ondulatoire de la lumière : • Les ondes électromagnétiques n’ont pas besoin d’un milieu pour se propager; elles peuvent se propager dans le vide. • On appelle longueur d’onde la distance entre deux points correspondants de deux cycles consécutifs. • Elle est représentée par la lettre grecque (l). Son unité est le mètre, mais on l’exprime souvent en nanomètres (nm). Chap 4. Structure électronique de l’atome Dualité onde-corpuscule  Fréquence, amplitude et vitesse d’une onde :  Fréquence, amplitude et vitesse d’une onde : • La fréquence d’une onde est le nombre de cycles qui passent par un point donné durant une unité de temps. • Elle est représentée par la lettre grecque (n). Son unité est le hertz (Hz), qui est égal à un cycle par seconde (1 Hz = 1 s-1). • La hauteur d’une onde est nommée amplitude, qui est la distance entre une droite passant par le centre de l’onde et un sommet. Chap 4. Structure électronique de l’atome Dualité onde-corpuscule Fréquence, amplitude et vitesse d’une onde : Fréquence, amplitude et vitesse d’une onde : • La vitesse c d’une onde est exprimée par c = lν. • Dans le vide, la lumière se déplace à une vitesse constante de 2,99792458 x 108 m/s, valeur souvent arrondie à 3,00 x 108 m/s. • Un rayon lumineux parcourt la distance entre Londres et San Francisco en 0,03 s, et la distance entre la Terre et la Lune en 1,28 s. Chap 4. Structure électronique de l’atome Dualité onde-corpuscule Fréquence, amplitude et vitesse d’une onde : Fréquence, amplitude et vitesse d’une onde : Chap 4. Structure électronique de l’atome Champ Electrique Direction du Champ rayon lumineux Magnétique Longueu r d'onde l A Dualité onde-corpuscule Les photons: des quanta d’énergie: photons Les photons: des quanta d’énergie: • Les ondes électromagnétiques se comportent parfois comme des particules. Elles parviennent à arracher des électrons à la matière; c'est l'effet photo-électrique. • Einstein supposa donc que la radiation électro- magnétique existe sous la forme de petites entités individuelles, ou paquets de lumière appelées photons Chap 4. Structure électronique de l’atome Dualité onde-corpuscule Les photons: des quanta d’énergie: quanta Les photons: des quanta d’énergie: • Planck supposa que les atomes en vibration d’un solide chauffé absorbent ou émettent de l’énergie électromagnétique, mais uniquement en quantités discrètes. • Des échanges d'énergie entre matière et rayonnement de fréquence n se produisent par quantités discrètes appelées quanta d'énergie. Chap 4. Structure électronique de l’atome Dualité onde-corpuscule Les photons: des quanta d’énergie: p=h/l E= hn Les photons: des quanta d’énergie: • La vision de l'onde électromagnétique est maintenant double puisqu'elle se manifeste à la fois : o comme une onde de fréquence n et de longueur d’onde l = c/n (et p=h/l), o comme un flux de grains d’énergie (photons), c’est la dualité onde-corpuscule (avec E= hn). Chap 4. Structure électronique de l’atome Dualité onde-corpuscule Les photons: des quanta d’énergie: Les photons: des quanta d’énergie: o L’énergie d’un photon est égale au quantum d’énergie de Planck : E = hn = hc/l, où h = 6,626.10–34 J.s est la constante de Planck. o Donc, dans cette théorie, l’énergie varie de façon discontinue. Chap 4. Structure électronique de l’atome Dualité onde-corpuscule Les photons: des quanta d’énergie: • Exercice : Les photons: des quanta d’énergie: • Exercice : • Une impulsion laser à l’azote gazeux dont la longueur d’onde est de 337 nm contient 3,83 mJ d’énergie. Combien de photons contient-il ? Chap 4. Structure électronique de l’atome Dualité onde-corpuscule Les photons: des quanta d’énergie: • Exercice : Les photons: des quanta d’énergie: • Exercice : • Chap 4. Structure électronique de l’atome Interaction entre la lumière et la matière Le spectre électromagnétique : Le spectre électromagnétique :  La large gamme de longueurs d’onde et de fréquences est appelée le spectre électromagnétique. Chap 4. Structure électronique de l’atome Interaction entre la lumière et la matière Le spectre électromagnétique : Le spectre électromagnétique :  Le spectre électromagnétique est en grande partie invisible. • La seule partie visible à l’œil nu est située entre 390 et 760 nm (du violet au rouge). • Le mot « lumière » s’applique alors à l’ensemble des radiations électromagnétiques du domaine visible (400 nm < l < 700 nm). Chap 4. Structure électronique de l’atome Interaction entre la lumière et la matière Le spectre électromagnétique : Le spectre électromagnétique :  La lumière est émise ou absorbée. Chap 4. Structure électronique de l’atome Interaction entre la lumière et la matière Les spectres atomiques : Les spectres atomiques : L’essentiel des connaissances expérimentales sur le cortège électronique résulte de l’étude de l’interaction entre la lumière et la matière. Les techniques spectroscopiques ont été, et demeurent, les principaux outils d’investigation. Chap 4. Structure électronique de l’atome Interaction entre la lumière et la matière Les spectres atomiques : Les spectres atomiques : Les spectres de raies obtenus en spectroscopie atomique d’absorption ou d’émission traduisent le caractère discontinu des échanges d’énergie entre rayonnement électromagnétique et matière Chap 4. Structure électronique de l’atome Interaction entre la lumière et la matière Les spectres atomiques : •Spectre continu Les spectres atomiques : • Spectre continu • La lumière blanche émise par une ampoule et qui passe à travers une fente étroite puis un prisme de verre est divisée en un spectre; • Les composantes de la lumière blanche s’étalent en un arc-en-ciel; c’est le spectre continu. Chap 4. Structure électronique de l’atome Interaction entre la lumière et la matière Les spectres atomiques : •Spectre continu Les spectres atomiques : • Spectre continu Chap 3. Structure électronique de l’atome Interaction entre la lumière et la matière Les spectres atomiques : •Spectre de raies Les spectres atomiques : • Spectre de raies • Les éléments chimiques possèdent un spectre caractéristique à chacun d’eux, qui se présente comme un spectre discontinu, ou un spectre de raies. Chap 4. Structure électronique de l’atome Interaction entre la lumière et la matière Les spectres atomiques : •Spectre de raies •Exemple : Hg He H Les spectres atomiques : • Spectre de raies • Exemple : Hg He H Chap 4. Structure électronique de l’atome Interaction entre la lumière et la matière Les spectres atomiques : •Spectre de raies •Exemple : Les spectres atomiques : • Spectre de raies • Exemple : • Une lampe à hydrogène est un tube cathodique dans lequel le gaz résiduel est de l’hydrogène maintenu à basse pression. Chap 4. Structure électronique de l’atome Interaction entre la lumière et la matière Les spectres atomiques : •Spectre de raies •Exemple : Les spectres atomiques : • Spectre de raies • Exemple : • En envoyant une décharge électrique dans le tube, une partie des atomes (excités) acquièrent de l’énergie en entrant en collision avec les rayons cathodiques. Chap 4. Structure électronique de l’atome Interaction entre la lumière et la matière Les spectres atomiques : •Spectre de raies •Exemple : Les spectres atomiques : • Spectre de raies • Exemple : • Les atomes excités libèrent de l’énergie (relaxent) sous forme de lumière. • Si on fait passer cette lumière dans un prisme, on obtient d’étroites raies de couleur (spectre de raies). Chap 4. Structure électronique de l’atome Interaction entre la lumière et la matière Les spectres atomiques : •Spectre de raies •Exemple : Les spectres atomiques : • Spectre de raies • Exemple : Chap 4. Structure électronique de l’atome Interaction entre la lumière et la matière Les spectres atomiques : •Spectre de raies •Exemple : Les spectres atomiques : • Spectre de raies • Exemple : Spectres d’émission Chap 4. Structure électronique de l’atome Interaction entre la lumière et la matière Les spectres atomiques : •Spectre de raies •Exemple : Les spectres atomiques : • Spectre de raies • Exemple : Spectres d’émission Chap 4. Structure électronique de l’atome Interaction entre la lumière et la matière Les spectres atomiques : •Spectre de raies •Exemple : Les spectres atomiques : • Spectre de raies • Exemple : Chap 4. Structure électronique de l’atome Interaction entre la lumière et la matière Les spectres atomiques : •Spectre de raies •Exemple : Les spectres atomiques : • Spectre de raies • Exemple : Spectres d’absorption Chap 4. Structure électronique de l’atome Interaction entre la lumière et la matière Les spectres atomiques : •Spectre de raies Les spectres atomiques uploads/Ingenierie_Lourd/ chim1-chap4-2020.pdf