Modèle atomique de Bohr

[Seirios]

Bonjour à tous,

J'ai récemment lu une remarque d'un auteur d'un livre de mécanique quantique sur le modèle atomique de Bohr, où celui-ci disais textuellement que ce modèle était "complètement faux". Je savais effectivement que le modèle était dépassé, mais delà à dire "complètement faux"...

Mais finalement, je me suis rendu compte que je comprenais un nombre assez important de phénomène atomique, via le modèle de Bohr, tels que le principe de la spectrométrie, de la chimie, etc., certainement à cause de l'enseignement de ce modèle au lycée.

J'aimerais par conséquent savoir dans quelles mesures le modèle atomique de Bohr serait faux.

Je pense que les niveaux d'énergie sont conservés, bien que les couches électroniques définies doivent être, elles, supprimées, mais cela ne va pas beaucoup plus loin, et je suppose que l'auteur n'a pas fait cette remarque sans raison...

Quelqu'un pourrait-il m'éclairer ?

Merci d'avance
Phys2

[Deedee81]

Salut,

J'aimerais par conséquent savoir dans quelles mesures le modèle atomique de Bohr serait faux.

Effectivement, il est peut être abusif de dire "complètement faux". Oui, il est faux vis à vis de la physique quantique, mais il marche bien dans un domaine certe étroit mais qui a eut une grande importance historique. Il est aussi, comme tu le signales, très intuitif et souvent utile pour représenter qualitativement certains aspects.

Après-tout on pourrait faire ce genre de remarque à propos de la gravité newtonienne versus la relativité générale. Mais personne ne dit "la gravité newtonienne est complètement fausse". Et Elle se justifie comme une certaine approximation de la RG. Idem pour Bohr.

Son principal défaut est de mélanger sans justification et de manière fort arbitraire des concepts classiques : trajectoire des électrons, énergie des électrons calculée à l'aide de l'électrostatique classique... et des concepts quantiques : seules certaines trajectoires sont autorisée, pas d'émission d'ondes EM par un électron en orbite, émission d'un photon lors d'un changement d'orbite.

Ca marche bien pour l'hydrogène, pour ses niveaux de base. Après ça se complique (on peut améliorer en incluant la relativité, le spin, des trajectoires elliptiques, une condition de quantification basée sur le moment angulaire) avec le moment orbital et les niveaux fins et hyper fins du spectre.

Il est impossible ou très difficile de justifier l'intensité des raies. La polarisation et la direction des ondes EM émises lors des transitions. L'effet Zeeman et (pire) l'effet Stark. Dans l'effet Zeeman, on arrive à expliquer avec les améliorations (orbites elliptiques) mais on obtient une différence incompréhensible (un 1/2 ajouté au nombre quantique orbital).

Et la théorie est inapplicable avec deux électrons.

Donc, elle est très limitée. Mais de là à dire totalement fausse.... Mon prof de pchimie physique aussi avait dit ça. Mais c'était, amha, un simple effet d'annonçe. Un peu pour annoncer combien la MQ est très différente et va beaucoup plus loin.

J'avais un prof de math qui aimait bien faire ça aussi. Il nous tapait une longue démonstration et arrivait à la fin en disant : "Vous avez compris ?". Grand ouiii dans la classe. Et il ajoutait : "Non, vous n'avez pas compris. Le théorème est effectivement vrai, mais la démonstration est fausse. Trouvez pourquoi." Pffff....

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je vais être un peu plus méchant que Deedee.
Je dirais que si le modèle de Bohr est enseigné est parce qu'il est le seul qui permette de faire calculer des choses à des étudiants avec très peu de bases.

Et on se garde le plus souvent (ou toujours?) de mentionner ce que Deedee a bien dit: qu'il ne marche que pour l'hydrogène et encore!

Mais c'est de loin le plus charmant avec le petit système solaire et ses planètes.

Si le modèle de Bohr est mort jeune (il est né en 1910 et mort en 1926) on peut crier "cocorico" puisque c'est la thèse (très théorique) d'un français (de Broglie) qui a introduit le modèle ondulatoire de l'électron dans l'atome.

Au revoir.

[Deedee81]

Salut,

Je vais être un peu plus méchant que Deedee.
Je dirais que si le modèle de Bohr est enseigné est parce qu'il est le seul qui permette de faire calculer des choses à des étudiants avec très peu de bases.

Je ne trouve pas ça méchant du tout. Après tout, faut bien commencer par quelque chose et si possible d'assez simple.

Et on se garde le plus souvent (ou toujours?) de mentionner ce que Deedee a bien dit: qu'il ne marche que pour l'hydrogène et encore!

Tu es vraiment sérieux ? Dans mon cours de chimie-physique c'était en tout cas bien mentionné.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite0e4ceef6]

et finalement la notion d'électron est-ce que ce machin tourne toujours autours du noyau? après tout le fait que l'on est un truc qui tourne ou orbite n'a de sens qu'a travers de modèle planéto-orbital de rutheford-bohr..

mais comme il parrait que l'electron "petite bille" n'a pas grand sens, le coté la petite bille qui tourne, trouve-t-elle encore une justification??

[Deedee81]

Salut,

et finalement la notion d'électron est-ce que ce machin tourne toujours autours du noyau? après tout le fait que l'on est un truc qui tourne ou orbite n'a de sens qu'a travers de modèle planéto-orbital de rutheford-bohr..

Il est autour de l'atome. Il possède un moment angulaire. Mais parler de "rotation" (sous entendu modèle planétaire) est en effet abusif.

On peut voir le modèle planétaire comme une grossière approximation de certains aspects de l'électron dans un atome.

mais comme il parrait que l'electron "petite bille" n'a pas grand sens, le coté la petite bille qui tourne, trouve-t-elle encore une justification??

Pas vraiment.

Même si un électron manifeste un caractère corpusculaire dans certaines circonstances, si on peut définir une taille (ou plutôt des tailles, rayon électromagnétique, sections efficaces) et si dans certaines approximations il peut avoir une trajectoire quasiment classique (trajectoire d'un électron dans une chambre à brouillard, par exemple).

Question : si on peut avoir une trajectoire pour un électron dans une chambre à brouillard, comment se fait-il qu'il ne peut en avoir une autour de l'atome ? Réponse : principe d'indétermination. Autour de l'atome, il y a moins de place que dans une chambre à brouillard poisition précide => vitesse imprécise. On calcule qu'un petit paquet de fonction d'onde électronique se disperse autour de l'atome presque immédiatement et si on essaie d'avoir un très petit paquet (une trajectoire bien nette), l'électron est immédiatement éjecté de l'atome.

[invite6dffde4c]

Re.
Je pourrais ajouter qu'on peut se faire une image mentale de l'électron comme un petit nuage aux bords flous.
Les dimensions de ce nuage flou dépendent de l'énergie de l'électron. Pour les énergies des électrons dans des atomes ces dimensions sont précisément des dimensions atomiques (environ 0,1 nm).
Quand on voit le nuage de loin, on le voit comme une petite bille, mais vu de près il est flou.
Cette image réconcilie la précision de la trajectoire dans une chambre à brouillard, le caractère corpusculaire dans certaines manips, et le caractère ondulatoire dans d'autres.
A+

[invite0e4ceef6]

Salut,



Il est autour de l'atome. Il possède un moment angulaire. Mais parler de "rotation" (sous entendu modèle planétaire) est en effet abusif.

On peut voir le modèle planétaire comme une grossière approximation de certains aspects de l'électron dans un atome.



Pas vraiment.

Même si un électron manifeste un caractère corpusculaire dans certaines circonstances, si on peut définir une taille (ou plutôt des tailles, rayon électromagnétique, sections efficaces) et si dans certaines approximations il peut avoir une trajectoire quasiment classique (trajectoire d'un électron dans une chambre à brouillard, par exemple).

Question : si on peut avoir une trajectoire pour un électron dans une chambre à brouillard, comment se fait-il qu'il ne peut en avoir une autour de l'atome ? Réponse : principe d'indétermination. Autour de l'atome, il y a moins de place que dans une chambre à brouillard poisition précide => vitesse imprécise. On calcule qu'un petit paquet de fonction d'onde électronique se disperse autour de l'atome presque immédiatement et si on essaie d'avoir un très petit paquet (une trajectoire bien nette), l'électron est immédiatement éjecté de l'atome.

diable, mais comment justifier alors les équations de la quantique qui présupose précisément le mouvement de l'electron??

perso, j'en reste a l'idée qu'il n'y a que des orbitales et que chaque orbitale possède une quantité d'energie disponible a son niveau ou a sa distance du noyau, et que l'electron n'est que le nom de ces quantas nécéssaire au noyau dans sa stabilité, (neutron = proton + 1posi +1elec)

parceque le reste, historiquement, semble bien être la démonstration de la recherche du mouvement de l'electron-bille autours du noyau, si celui-ci ni son mouvement existe, alors les equations effectivemet ne démontre pas grand choses, ormis qu'il est possible avec des outils mathématique complexe de démontrer comme en philosophie a la fois tout et son inverse.

(c'e n'est que mon opinion, vass'en dire), et je ne dis pas que dans le parradigme a partir desquelles ces equations ont été trouvé celle-ci soit parfaitement valide et opérante.

A+

[invite6dffde4c]

diable, mais comment justifier alors les équations de la quantique qui présupose précisément le mouvement de l'electron??

Re.
Non. Précisément. La mécanique quantique ne fait par tourner l'électron autour du noyau.
L'orbital est un de ces petit nuages dont je parlais. Il est autour du noyau, il ne tourne pas mais il a un moment angulaire. C'est désagréable pour l'intuition, mais c'est comme ça.
A+

[invite1a299084]

Je trouve cette discution passionnante, en fait j'ai hate de savoir tout ça xD.
Mais je n'ai que le niveau d'un lycée (qui passe en 1ère) qui s'interesse. Je pense que toutes ses études c'est dans le supérieur. Le modèle qu'on étudie est celui de Bohr, mais pourquoi on nous apprend qu'un électron tourne autour, si en fait ce n'est une explication bizarre.
J'entends depuis tout petit, Mécanique Quantique... J'essai de m'interessé, depuis peu, j'ai regardé sur wikipédia, mais c'est assez flou. Avez-vous une explication assez simple?

[invite0e4ceef6]

je t'avoue volontier que depuis 4ans que je suis sur FSG, c'est la première fois qu'on me pose les choses ainsi. donc précisément la quantique ne fait pas tourner l'eletron, mais l'on continue a avoir des problème pour déterminer ou la vitesse de celui-ci ou sa position, et bien pour un objet qui ne bouge pas, rechercher tant sa position et surtout sa vitesse, comment dire

[invite1a299084]

Donc c'est la Quantique qui ne fait pas tourné les électrons....
Sur quoi ce base la quantique? Que des théories?
Et c'est quoi la Quantique? Une branche de la physique rempli et Théorie qui contredit?

[invite1a299084]

Désolé de faire un double post.

J'ai mal lu sur Wikipédia, donc à ce que j'ai lu:
La mécanique Quantique est en fait concentré sur l'infiniment petit. Et c'est une grosse parties de la physique quantique qui est de la physique théorique... A peu près.
Si vous avez des choses simples à me dire dessus, je suis OPEN comme on dit.

[invite93279690]

Re.
Non. Précisément. La mécanique quantique ne fait par tourner l'électron autour du noyau.

Ce n'est pas tout à fait vrai non plus. On peut calculer une densité de courant de probabilité associée à l'electron et cette dernière "tourne" pour toute orbitale qui n'a pas l=0.

mais qu'en est-il selon la mécanique quantique ? Est-ce les niveaux d'énergie qui permettent une explication théorique analogue ?

Ba oui c'est ça mais encore une fois il faut faire attention, ce sont les niveaux d'energie de l'atome et pas seulement des éléctrons (pris séparément) qui permet d'être en accord avec l'experience en spectroscopie d'atomes polyéléctroniques.

[Seirios]

Ba oui c'est ça mais encore une fois il faut faire attention, ce sont les niveaux d'energie de l'atome et pas seulement des éléctrons (pris séparément) qui permet d'être en accord avec l'experience en spectroscopie d'atomes polyéléctroniques.

Quelqu'un aurait-il un document avec l'étude du spectre de l'atome d'hydrogène (le cas le plus simple) ?

[invitedbd9bdc3]

Hop la!
et plus precisement ici.
Je suis pas sur que c'est bien fait, mais au moins tu as la derivation. Et meme celle a partir de l'equation de Dirac

[inviteb9912191]

Bonjour tout le monde,
un post super intéressant merci phys2.
En fait pour ce que j'en connais, la dualité onde corpuscule de l'électron est nécessaire par exemple en optique pour les fentes de young. En effet l'observation des interférences pour l'expérience des fentes ne peut être expliqué si l'on considère l'électron corpusculaire ce qui induit la nature ondulatoire de l'électron. Si l'on veut comprendre la nature de l'électron, la compréhension de ces phénomènes apporte à mon sens pas mal de réponses.

En mécanique quantique, on définit une densité de probabilité de présence de l'électron. La représentation suivante : montre qu'on a plus de chance de tomber sur un électron en se promenant dans les zones les plus sombres. Ainsi l'électron est un corpuscule que l'on ne peut pas localiser, donc un corpuscule ondulatoire.
La probabilité de présence de l'électron se calcule à partir des équations de Schrödinger dont la solution est une fonction que l'on appelle fonction d'onde qui définit les états quantique de l'électron.
Si cela t'intéressent phys2 et que tu n'as pas de lecture sur le sujet, j'aurais peut-être un livre à te conseiller, il est assez complet mais pas toujours très accessible.

[inviteb9912191]

désolé pour le message en double, ma connection a buggé et j'ai ré-envoyer sans regarder

[invite6dffde4c]

Bonjour Deedee,

Je ne trouve pas ça méchant du tout. Après tout, faut bien commencer par quelque chose et si possible d'assez simple.

L'enseignement du modèle de Bohr me rappelle la blague du type qui, la nuit, voit un ivrogne chercher les clés de sa maison sous un lampadaire. Il l'aide, et comme il ne les trouve pas, finit par lui demander si c'est bien sous le lampadaire qu'il les a perdues. L'ivrogne lui répond que non, que c'est de l'autre côté de la rue, mais que là bas il n'a pas de lumière et on ne voit rien.

Je crains que si la théorie du phlogistique permettait d'aligner des équations, on continuerait de l'enseigner.

Tu es vraiment sérieux ? Dans mon cours de chimie-physique c'était en tout cas bien mentionné.

Eh oui, je pense qu'on ne le dit pas souvent. Attendons d'autres témoignages.

Cordialement,

LPFR