comment se forment les ions?

[anthony93]

Bonjour,

Je voudrais savoir comment se forme les ions. Merci
-----

[LPFR]

Bonjour et bienvenu au forum.
Il faut arracher un électron de l'atome. On peut le faire en envoyant un photon ou un électron avec assez d'énergie pour cela. Pour des gaz habituels, il faut que l'énergie soit au moins de 12 à 15 eV (électron-volt = 1,6 10^-19 joules).
On peut aussi, s'il s'agit d'un sel soluble, le dissoudre dans de l'eau. Avec du sel de cuisine vous obtiendrez des ions de chlore et de sodium (vous en avez dans votre bouche).
Au revoir.

[anthony93]

merci beaucoup FPFR, mais comme je suis que en classe de troisiéme. J'aimerais savoir c'est quoi un photon( je ne suis pas sur, met ce n'est pas ce que compose la lumiere).
ps: désolé pour les faute d'orthographe

[LPFR]

Bonjour.
Un photon c'est une des formes sous lesquelles on a à faire à la lumière ou à d'autres rayonnements électromagnétiques.
On le définit parfois comme "un quantum (petit bout) d'énergie électromagnétique".
En effet, la lumière (et les autres rayonnements électromagnétiques) peut se comporter de deux façons totalement différentes suivant les phénomènes.
Une des façons est le comportement ondulatoire: des ondes électromagnétiques, de la même nature que les ondes radio mais de fréquences beaucoup plus élevées. On utilise ce modèle pour expliquer des phénomènes d'interférence comme l'irisation des bulles de savon ou des couches de gaz-oil, la réflexion colorée sur des CD, le fonctionnement des lentilles, ou celui des antennes radio ou TV.
Mais d'autres phénomènes ne peuvent pas s'expliquer avec ce modèle ondulatoire. Notamment, l'effet photoélectrique: la lumière peut "arracher" des électrons à la matière, ou ioniser des atomes ou molécules dans un gaz. Pour ces phénomènes il faut utiliser le modèle corpusculaire: le photon. La lumière se comporte comme une particule. Avec ce modèle on ne peut pas expliquer les interférences ni d'autres comportements ondulatoires.

Ce qui est difficile à faire comprendre est que les deux modèles sont distincts: soit la lumière se comporte comme une particule, soit elle se comporte comme une onde. Mais n'acceptez pas des phrases comme "les ondes électromagnétiques sont constituées de photons" ou "un photon est porté par des ondes", "la longueur d'onde du photon", etc. Ce sont des conneries à éviter. Soit on parle de particules, soit on parle d'ondes. Mais on ne le mélange pas.

Pour être honnête, il y a des manips dans lesquelles la lumière se comporte à la fois comme une onde et comme une particule. Mais vous verrez ça bien plus tard. En réalité, la physique à un troisième modèle, qui remplace les deux précédents, et qui explique les deux comportements. Le problème est que ce modèle est tellement compliqué qu'on ne peut pas l'utiliser "dans la vie de tous les jours (d'un physicien)".

Pour compliquer (ou simplifier) les choses, toutes les particules ont aussi un comportement ondulatoire: les électrons, les atomes, et même les tables et les chaises. Mais, en réalité, on ne peut observer ce comportement ondulatoire que pour les particules très légères, (électrons, neutrons et atomes), et dans des expériences de laboratoire assez compliquées.

Dans ma réponse précédente j'ai oublié une méthode pour fabriquer des ions: chauffer le gaz. Les molécules ou atomes les plus chauds d'un gaz s'ionisent "tout seuls" en perdant un électron. Une simple flamme d'allumette crée des ions.
Vous trouvez aussi des ions dans les tubes des lampes fluorescentes et fluocompactes, et dans les tubes au néon. Mais dans ces exemples, les ions ont été crées par des chocs avec des électrons.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[anthony93]

Bonjour,

merci beaucoup pour ton explication claire et préxise. Pour le premierre partit, tu dit que la lumierre se comporte comme une onde ou comme une onde. Met alors comment pourquoi elle change. Après tu dit que les les chaise et les table ont un mouvement ondulatoire. Mes comment ont a fait pour prouver cela. Enfin, Si j'ai bien compris pour que un ions se forme ils faut que l'atome reçoive une forte chaleur.

[Deedee81]

Salut,

Pour le premierre partit, tu dit que la lumierre se comporte comme une onde ou comme une onde. Met alors comment pourquoi elle change.

correction : "se comporte comme une onde ou un corpuscule"

C'est essentiellement dû à son interaction avec l'environnement.

Lorsque la lumière se propage, librement, elle le fait essentiellement comme une onde.

Lorsque la lumière interagit avec une surface (par exemple avec un atome qui peut absorber ou émettre la lumière) elle le fait essentiellement sous forme corpusculaire.

C'est vrai de tout : électrons, protons, atomes, molécules, chaises,....

Mais ! Un électron peut difficile se déplacer librement longtemps car il a une charge électrique et interagit très facilement avec ce qu'il croise.

Plus un objet est massif, plus sont comportement ondulatoire est difficile à voir (difficile de vulgariser pourquoi en quelques lignes).

Après tu dit que les les chaise et les table ont un mouvement ondulatoire. Mes comment ont a fait pour prouver cela.

Comme dit plus haut, c'est difficile à vérifier pour des chaises

Mais on l'a vérifiée avec toutes sortes de molécules. Y compris avec des grosses (le record est le fullerène : 60 atomes de carbones).

Et on n'a aucune raison de croire que la physique est différente pour les poussières, les billes ou les chaises. Nos théories marchent trop bien pour en douter (quoi qu'on n'est jamais à l'abris d'une surprise).

Enfin, Si j'ai bien compris pour que un ions se forme ils faut que l'atome reçoive une forte chaleur.

Ou un rayon lumineux très énergétique. Ou qu'il soit en contact avec un autre atome avec qui un échange d'électrons est favorable.

Oui, si tu chauffes très fort, tu auras des ions (plasmas). Chaud => molécules très agitées => collisions violentes => électrons arrachés

Si tu éclaire une surface avec des ultraviolets ou mieux encore des rayons X, des électrons seront facilement arrachés.

Si tu mets du sodium au contact du chlore, il y a une réaction chimique (violente dans ce cas). Le sodium peut perdre facilement son électron alors que le chlore en capture un très facilement (cela est dû à leur structure interne). On se retrouve donc avec un ion Na+ et un ion Cl-. Ils s'attirent (charges opposées) et forment ainsi des cristaux de... sel de cuisine ! Comme dis plus haut, dans l'eau, ils se séparent facilement (l'eau diminue l'intensité de l'attraction électrique).

[anthony93]

Si tu éclaire une surface avec des ultraviolets ou mieux encore des rayons X, des électrons seront facilement arrachés.

tu dit que les ultraviolet et les rayon X vont plus facilement arrachées les électrons. Je suppose que les ultraviolet et les rayon X ont une plus forte puissance. Met c'est grâce à quoi(je suppose que c'est grâce al eur longueur d'onde)

PS:merci de me conseillé des livres sur les ions.

[LPFR]

... Je suppose que les ultraviolet et les rayon X ont une plus forte puissance...

Re.
Non. C'est là le cœur du problème. Ce n'est pas la puissance qui permet de sortir ou non des électrons mais l'énergie des photons individuellement.
En envoyant énormément de puissance en infrarouge vous ne sortirez pas un seul photon. Alors qu'en envoyant une puissance ridicule en UV, vous sortirez des photons.
L'énergie des photons ne dépend que de la fréquence de la radiation et est égale à hf où 'f' est la fréquence et 'h' est la constante de Planck.
C'est cette expérience qui démontra le besoin d'utiliser un modèle de photons pour la lumière (c'est Einstein qui le fit). Le modèle ondulatoire ne peut pas expliquer ce comportement.
Et ce n'est pas la lumière qui décide de se comporter comme une onde ou comme des particules. C'est nous qui choisissons le modèle le plus adaptée pour expliquer une expérience. Vous ne pouvez pas expliquer la réflexion ou la réfraction de la lumière avec le modèle de photons, ni l'effet photoélectrique avec le modèle ondulatoire.
A+

[anthony93]

merci, pour ton explication. Ily a un point que tu a pas énoncé:
[QUOTE=LPFR;3395069]Re.
L'énergie des photons ne dépend que de la fréquence de la radiation et est égale à hf où 'f' est la fréquence et 'h' est la constante de Planck.
QUOTE]
C'est quoi la constante de planck et la fréquence. Aussi tu peux me dire dans quel sens du dit les radations merci

[Cuthalion]

Salut,

C'est quoi la constante de planck et la fréquence. Aussi tu peux me dire dans quel sens du dit les radations merci

La constante de planck c'est h=6.63*10^-34 [J.s] et la fréquence c'est la fréquence d'oscillation de l'onde. Elle est liée à la longueur d'onde (L=lambda) par cette équation : c=L*f avec "c" la vitesse de propagation de l'onde (qui est égale à la vitesse de la lumière et cette vitesse est différente que celle dans le vide pour d'autre milieu comme par exemple le verre).

[coussin]

Ce qui est difficile à faire comprendre est que les deux modèles sont distincts: soit la lumière se comporte comme une particule, soit elle se comporte comme une onde. Mais n'acceptez pas des phrases comme "les ondes électromagnétiques sont constituées de photons" ou "un photon est porté par des ondes", "la longueur d'onde du photon", etc. Ce sont des conneries à éviter. Soit on parle de particules, soit on parle d'ondes. Mais on ne le mélange pas.

Damned : on raconte des conneries à longueurs de journée dans mon labo alors…

[Amanuensis]

Damned : on raconte des conneries à longueurs de journée dans mon labo alors…

Fort possible. Il est usuel que le langage professionnel contienne des raccourcis qui, sortis de leur contexte et pris littéralement, seraient des conneries. Maintenant, on peut espérer que c'est bien compris comme cela.

Au lieu de faire une intervention imprécise, non constructive et finalement sans substance, pourriez-vous indiquer précisément ce sur quoi vous avez à redire dans l'intervention de LPFR ?

[Deedee81]

Salut,

Fort possible. Il est usuel que le langage professionnel contienne des raccourcis qui, sortis de leur contexte et pris littéralement, seraient des conneries. Maintenant, on peut espérer que c'est bien compris comme cela.

C'est même souvent une des causes de la mauvaise vulgarisation. L'auteur emploie des raccourcis, des expressions ou des abus de langage dont il oublie que le lecteur n'est peut-être pas au fait. La physique est bourrée de telles difficultés.

Coussin, vous employez peut-être les ondicules ?

[invite7863222222222]

Pour être honnête, il y a des manips dans lesquelles la lumière se comporte à la fois comme une onde et comme une particule. Mais vous verrez ça bien plus tard. En réalité, la physique à un troisième modèle, qui remplace les deux précédents, et qui explique les deux comportements. Le problème est que ce modèle est tellement compliqué qu'on ne peut pas l'utiliser "dans la vie de tous les jours (d'un physicien)".

Bonjour,

merci de ces développements.

Pourrais-tu aussi en dire un peu plus juste sur ce qui est cité au dessus, pour donner à peu près une idée de ce à quoi tu faisais allusion ?

[LPFR]

Pourrais-tu aussi en dire un peu plus juste sur ce qui est cité au dessus, pour donner à peu près une idée de ce à quoi tu faisais allusion ?

Bonjour.
Vous faites une manip genre "fentes de Young" avec un niveau de lumière très, très faible de sorte que les photons arrivent individuellement il faut que le temps entre deux photons soit supérieur au temps de parcours entre les fentes et l'écran.
Maintenant, à la place de l'écran vous placez un photomultiplicateur capable de détecter les photons individuels. Et vous tracez la courbe du nombre de photons par unité de temps en fonction de la position sur l'écran.
Vous retrouverez que cette courbe est la même que celle des franges d'interférence avez la lumière intense.
Cette manip ne peut pas s'expliquer avec un seul des deux modèles. Et surtout pas en disant que "le photon passe par les deux fentes en même temps" et qu'il "interfère avec lui même".
Pour expliquer ce résultat il faut utiliser LE modèle, celui de l'électrodynamique quantique, dans lequel on ne travaille plus avec des ondes ni avec les photons "grand public" habituels, mais avec des photons qui transportent la racine carré d'une probabilité de présence, qui ont une phase (comme celle des ondes dont on ne parle plus) et qui parcourent tous les chemins possibles. Et c'est l'addition (en tenant compte de la phase) de tous les photons virtuels qui ont parcouru tous les chemins possibles qui donne la probabilité de trouver un photon à un endroit donné.
Le problème est que la somme de tout ça a la sale habitude de diverger. Il faut tricher un peu pour la rendre convergente.

Feynman, un des pères de électrodynamique quantique, a écrit un livre de divulgation pour grand public: celui-ci, que je vous conseille d'acheter. S'il ne vous plait pas, vous ne vous serez pas ruiné.
Au revoir.

[anthony93]

bonjour,

merci, pour tous ces informations.
---Citation(envoyé par LPFR)
mais avec des photons qui transportent la racine carré d'une probabilité de présence
---Fin de la citation---
Les racines carrés , je viens de l'apprendre en math. Mais, je comprends pas ce que les racines carrés font dans les photons (pour ce que j'ai appris, on utilise les racines carrés que dans le théoréme de phythagore ou pour calculer l'aire du carré A=racine carré d'un coté*racine carré du coté).

[LPFR]

bonjour,

merci, pour tous ces informations.
---Citation(envoyé par LPFR)
mais avec des photons qui transportent la racine carré d'une probabilité de présence
---Fin de la citation---
Les racines carrés , je viens de l'apprendre en math. Mais, je comprends pas ce que les racines carrés font dans les photons (pour ce que j'ai appris, on utilise les racines carrés que dans le théoréme de phythagore ou pour calculer l'aire du carré A=racine carré d'un coté*racine carré du coté).

Re.
La phrase correcte est que les amplitudes de ces photons s'additionnent en tenant compte de la phase et que la probabilité de trouver le photon est le module au carré de l'addition.
Vous acceptez ça tel quel pour l'instant et le fait que c'est très au dessus de vos connaissances actuelles. Puis vous attendez quelques années votre premier cours d'électrodynamique quantique.
Avoir appris ce qu'est une racine carré ne suffit pas pour comprendre ni pour apprendre l'E.Q.
Si j'ai mentionné ça, c'était pour dire que ces photons là, ne sont pas des photons "grand public".
A+

[anthony93]

re,

tu dit:"La phrase correcte est que les amplitudes de ces photons s'additionnent en tenant compte de la phase et que la probabilité de trouver le photon est le module au carré de l'addition."
Comme tu dit, mes connaissance sont pas de votre niveaux(ce qu'ont apprend en cour, pour moi n'est pas suffisant).
Je me suis inscrit qur ce site pour améliorer mes connaisance.
Tu pouras dans tes explication être un peu plus claire.
Enfin, tu pouré m'expliquer c'est quoi le module au carré de l'addition.
merci.

[invite7863222222222]

Feynman, un des pères de électrodynamique quantique, a écrit un livre de divulgation pour grand public: celui-ci, que je vous conseille d'acheter. S'il ne vous plait pas, vous ne vous serez pas ruiné.
Au revoir.

Merci, je l'ai commandé, je sais pas en ce moment la physique m'intéresse, surtout après le dernier numéro de "pour la science" où le sujet était l'unification des différentes forces, et la théorie du tout.

L'électrodynamique quantique entretient-elle aussi des relations avec le modèle standard des particules qui est apparemment assez fascinant (et qui était aussi traité toujours dans le même thème dans le dernier "pour la science") ?

[Deedee81]

Salut,

L'électrodynamique quantique entretient-elle aussi des relations avec le modèle standard des particules qui est apparemment assez fascinant (et qui était aussi traité toujours dans le même thème dans le dernier "pour la science") ?

Oui, tout à fait. L'électrodynamique quantique est certainement la théorie quantique des champs la mieux abouties. Elle est aussi une des mieux vérifiées de tous le temps (avec le calcul et la mesure du moment magnétique anomal de l'électron).

L'électrodynamique est aussi un sous-ensemble de la théorie électro-faible.

A ce titre, elle fait bien partie du modèle standard et est la théorie idéale pour aborder les interactions des électrons et des photons.

Enfin, tu pouré m'expliquer c'est quoi le module au carré de l'addition.

Hum.... Pas facile d'expliquer ça.

Bon, on peut se passer du carré pour expliquer, c'est déjà ça.

Les ondes électromagnétiques (la lumière) c'est comme les vagues : des bosses et des creux. Lorsque deux vagues se croisent, là où on a deux bosses on a une énorme vague, deux creux, un énorme creux, et là où le creux d'une vague croise la bosse de l'autre vague, les deux s'annulent et on a une eau bien horizontale.

C'est la même chose pour les ondes lumineuses. Ces phénomènes d'addition des bosses et des creux s'appellent "interférences".

Dans le cas d'un photon, sa "fonction d'onde" (une expression de la physique quantique) n'est autre que cette onde. Là aussi ces ondes vont s'additionner et provoquer le même phénomène. Heureusement d'ailleurs, on parle de la même chose : de la lumière.

Et la probabilité de trouver le photon à tel ou tel endroit est donné par la grandeur de l'onde : une grosse bosse ou un grand creux : forte probabilité, au milieux (valeur 0) : probabilité faible.

Pour en revenir à une description plus mathématique, pour être précis, la probabilité n'est pas la grandeur de cette fonction d'onde mais le carré de cette cette fonction d'onde. C'est relié au fait que l'intensité de la lumière est égale au carré de la valeur de l'onde électromagnétique.

De plus, cette fonction d'onde est représentée par un nombre complexe. Ne te casse pas trop la tête avec ça. Ca veut juste dire qu'on a besoin de plus qu'un nombre pour représenter une onde. Il faut au minimum sa grandeur et sa phase (le décalage des bosses et des creux). Et comme l'onde peut varier de n'importe quelle manière, il faut un nombre complexe en chaque point : c'est la fonction d'onde.

Il est clair aussi que tout cela ne tombe pas du ciel. Mais prouver tout cela risque d'être un peu compliqué sans un outillage mathématique minimum Disons simplement que ça colle bien aux observations expérimentales, c'est suffisant.

Voilà, j'espère avoir réussi à désembrumiser un peu ces notions.

[anthony93]

Bonjour,

Merci deedee81 pour ces explications. Par contre, les nombres complexe, je connais un peu (i²=-1). Les nombre complexe ce sont des nombres imaginaire et la théorie quantique n'a pas la meme physique que nous. Alors, pour nous rametre a nous, nous avons besoin de nombres complexe( ce n'est qu'une supposition)


Par contre, tu pourais m'expliquer l'action des photons sur l'atome pour extrére un ou plusieur électrons.

merci

[Deedee81]

Salut,

Les nombre complexe ce sont des nombres imaginaire et la théorie quantique n'a pas la meme physique que nous. Alors, pour nous rametre a nous, nous avons besoin de nombres complexe( ce n'est qu'une supposition)

Attention, il ne faut pas confondre l'outil mathématique (ici les nombres complexes) avec la réalité physique auquel on applique cet outil.

Les nombres complexes peuvent aussi être utilisés pour la physique de "tous les jours". Par exemple, pour représenter une vague on peut utiliser des nombres complexes ! La grandeur du nombre représentant la hauteur de la vague et l'argument du nombre complexe représentant la phase de la vague (la position de la bosse).

Pourquoi faire ça ? Et bien, en fait, tout simplement parce que cela simplifie les calculs.

Toutefois, il est vrai qu'en mécanique quantique les nombres complexes sont assez bien enracinés.

Et il est vrai aussi que la mécanique quantique décrit une physique très différente de celle du quotidien. La raison est amha fort simple : ce n'est pas la même échelle. Les atomes n'ont pas de raison d'obéir au même lois que les tables et les chaises.

Toutefois, les tables et les chaises sont constituées d'atomes. On doit pouvoir retrouver les lois de la physique classique à partir des lois de la mécanique quantique. C'est effectivement le cas mais c'est loin d'être simple ! Cela fait intevenir le principe de correspondance (à grande échelle, la constante de Planck, omniprésente en mécanique quantique, est si petite qu'elle peut être négligée), la physique statistique (une pomme est composée de milliards de milliards d'atomes, on n'échappe pas aux calculs statistiques), la décohérence (un phénomène compris assez récemment, qui provoque la disparition de certains aspects quantiques pour les systèmes macroscopiques, à cause des interactions avec l'environnement) et même l'interprétation de la mécanique quantique (un sujet fort difficile à cheval entre physique et philosophie). Dur dur.

Par contre, tu pourais m'expliquer l'action des photons sur l'atome pour extrére un ou plusieur électrons.

En gros (ça aussi c'est un sujet vaste et complexe).

D'une part, la mécanique quantique (et l'expérience) montre que les électrons autour d'un atome sont dans un état quantifié. Ils ne peuvent occuper que des "obitales" (des zones de probabilité de présence autour de l'atome) bien définies correspondant seulement à certaines énergies.

Lorsque l'énergie de l'électron est suffisante, il n'y a plus d'orbitale possible, l'électron s'échape. C'est l'énergie d'ionisation. Par exemple, 13.6 électron-volt pour l'hydrogène.

Cette énergie peut-être apportée par différentes méthodes comme des collisions ou de la lumière ou avec un autre atome (échange d'énergie).

Le photon est le quatum du champ électro-magnétique. Il a une composante magnétique et une composante électrique ainsi qu'une énergie précise.

Le photon peut interagir avec l'électron à cause de sa composante électrique et du fait que l'électron a une charge électrique. Il peut lui transmettre de l'énergie.

Ainsi, si le photon a l'énergie qu'il faut, il peut provoquer un changement d'orbitale de l'électron. On a le bilan : énergie du photon = énergie de la nouvelle orbitale - énergie de l'ancienne. Dans le processus, le photon disparait.

Si l'énergie est suffisante, l'électron peut alors s'échappé. L'atome est ionisé. Dans ce cas, le bilan est : énergie du photon = énergie d'ionisation + énergie cinétique de l'électron qui s'échappe

Pour la plus part des atomes, l'énergie d'ionisation nécessite des photons ultra-violets.

On appelle cela aussi l'effet photo-électrique. C'est le troisième effet quantique qui a été découvert. Le premier a été le rayonnement du corps noir, le deuxième la radioactivité. L'explication quantique de l'effet photo-électrique a valu le prix Nobel à Albert Einstein. C'est l'acte de naissance de la mécanique quantique (on le retrouve vraiment partout Einstein ).

[anthony93]

bonjour,

merci beaucoup de m'avoir éclaicie sur ce sujet.