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Structure de la matière Atomes, liaisons chimiques et cristallographie Michel G

Structure de la matière Atomes, liaisons chimiques et cristallographie Michel GUYMONT BELIN 8, rue Férou 75278 Paris cedex 06 www.editions-belin.com B E L I N Chimie Cours www.biblio-scientifique.net DANS LA COLLECTION BELIN SUP SCIENCES N. BILLY, M.-A. DUVAL, J. DESBOIS, M. ELIAS, P. MONCEAU, A. PLASZCZYNSKI, M. TOULMONDE CAPES de Sciences physiques. Tome 1. La physique, cours et exercices S. BACH, F. BUET, G. VOLET CAPES de Sciences physiques. Tome 2. La chimie, cours et exercices A. MAUREL Optique ondulatoire, cours Optique géométrique, cours A. MAUREL, J.-M. MALBEC Optique géométrique, rappels de cours et exercices A. MAUREL et G. BOUCHET Optique ondulatoire, rappels de cours et exercices J. BRUNEAUX, M. SAINT-JEAN et J. MATRICON Électrostatique et magnétostatique, cours Électrostatique et magnétostatique, rappels de cours et exercices DANS LA COLLECTION BELIN SUP HISTOIRE DES SCIENCES A. BARBEROUSSE La mécanique statistique. De Clausius à Gibbs M. BLAY La science du mouvement. De Galilée à Lagrange Le code de la propriété intellectuelle n’autorise que « les copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste et non desti- nées à une utilisation collective » [article L. 122-5] ; il autorise également les courtes citations effectuées dans un but d’exemple ou d’illustra- tion. En revanche « toute représentation ou reproduction intégrale ou partielle, sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause, est illicite » [article L. 122-4]. La loi 95-4 du 3 janvier 1994 a confié au C.F.C. (Centre français de l’exploitation du droit de copie, 20, rue des Grands-Augustins, 75006 Paris), l’exclusivité de la gestion du droit de reprographie. Toute photocopie d’œuvres protégées, exécutée sans son accord préalable, constitue une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du Code pénal. © Éditions Belin, 2003 ISSN 1158-3762 ISBN 978-2-7011-3631-8 Photo de couverture© D. R. Schémas: Laurent Blondel/Corédoc www.biblio-scientifique.net Sommaire Avant-propos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1. La théorie atomique avant la mécanique quantique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 Résultats expérimentaux de la spectroscopie atomique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 Interprétation des interactions matière/lumière. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Le modèle planétaire et l’atome de Bohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2. La mécanique quantique. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 La formule de de Broglie (1924). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 L’équation de Schrödinger des états stationnaires (1926) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Signiﬁcation physique de la fonction d’onde C(x, y, z) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Le principe d’incertitude de Heisenberg (1927) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Autres principes de la mécanique quantique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 ∗Les opérateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 ∗Notation de Dirac . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59 3. ∗Méthodes de résolution de l’équation de Schrödinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Résolution de l’équation dans des cas simples (1 dimension) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Méthode variationnelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 Méthode des perturbations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 4. L’atome à un électron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 Orbitales atomiques des hydrogénoïdes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 ∗Le moment cinétique orbital de l’électron. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Le spin de l’électron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 5. Atomes polyélectroniques 1. Principes généraux . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 L’atome à deux électrons indépendants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 Principes généraux appliqués à l’atome à deux électrons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 Description des états des atomes par la conﬁguration électronique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 6. Atomes polyélectroniques 2. Les descriptions ﬁnes . . . . . . . . . . . . . . uploads/Philosophie/ structure-de-la-matiere-atomes-liaisons-chimiques-et-cristallographie.pdf