le modele de kimball
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le modele de kimball
Fiche 29 LE MODELE DE KIMBALL La mesure des énergies d’ionisation a permis d’attribuer à chaque électron d’un atome, un niveau d’énergie et a amené l’hypothèse d’électrons répartis autour du noyau sur des couches bien définies (Modèle de Bohr). Ce modèle permet d’expliquer bon nombre de phénomènes, cependant, il ne correspond qu’en partie à la réalité. Le physicien Heisenberg a montré que l’on ne pouvait pas déterminer en même temps la position et la vitesse d’un électron dans un atome. Toute tentative de localiser de façon précise un électron perturberait de manière importante sa position et sa vitesse de sorte que l’on ne pourrait savoir où il se trouvait et quelle direction il avait si on ne l’avait pas observé. Principe d’incertitude de Heisenberg : « On ne peut connaître en même temps la position et la vitesse d’un électron de façon suffisamment précise pour imaginer sa trajectoire sur une orbite bien définie ». Conséquence de ce principe : On doit construire un modèle dans lequel on caractérise les électrons, non pas par des trajectoires bien définies, mais par des niveaux que les électrons vont occuper, par des espaces dans lesquelles les électrons vont se trouver. On appelle ces espaces orbitales ou nuages électroniques. © Sven Ortoli et Jean-Michel Pelhate, « Aventure quantique », Belin (1993). Nous étudierons un modèle simplifié appelé « modèle de Kimball » ou « modèle à nuages électroniques sphériques ». Ce modèle est basé sur les principes suivants : Ø Les orbitales ou nuages électroniques sont sphériques. Ø Un nuage électronique peut être occupé au maximum par deux électrons (principe d’exclusion de Pauli). - Un électron seul dans un nuage = un électron célibataire. - Deux électrons dans un nuage = un couple d’électrons. Ø Comme les nuages électroniques sont négatifs, ils sont attirés par le noyau, mais ils se repoussent entre eux et s’ordonnent de manière à ce que la répulsion soit la plus petite possible. Fiche 29 Le modèle de Kimball Exemples : L’atome d’hydrogène se compose d’un proton et d’un électron. Celuici se déplace autour du proton dans un espace sphérique. L’atome d’hélium se compose de deux protons et de deux électrons. Ceux-ci se déplacent autour du noyau dans un espace sphérique. L’atome de lithium se compose de trois protons et de trois électrons. Le troisième électron se déplace dans un nouveau nuage sphérique. Dans l’atome de béryllium, les deux électrons de la couche L se déplacent dans deux nuages opposés (répulsion minimale). Dans l’atome de bore, les trois électrons de la couche L se déplacent dans trois nuages. Dans l’atome de carbone, les quatre électrons de la couche L se déplacent dans quatre nuages qui s’ordonnent suivant les sommets d’un tétraèdre. L’atome d’azote a un électron de plus que l’atome de carbone. Cet électron ne peut pas aller seul dans un nouveau nuage, car seuls quatre nuages peuvent prendre place autour du petit cœur de cet atome. L’électron va donc former une paire dans un des nuages. Idem pour les atomes suivants : L’oxygène Le fluor et le néon -2-