Énergie d'un électron en fonction de la distance du noyau

[Forum Etudiant]

Bonjour, je ne suis pas certain à propos du thème suivant: A fur et à mesure qu'il s'éloigne du noyau, un électron gagne ou perd de l'énergie ?

Du premier point de vue, il semble logique que plus il s'éloigne, plus il gagne d'énergie.
Un électron, est plus stable, plus il est proche du noyau, et devrait donc avoir moins d'énergie.
D'ailleurs, pour arracher un électron d'un atome, il faut fournir de l'énergie, donc plus un électron s'éloigne, plus il possède d'énergie.

D'un autre coté, plus l'électron est proche du proton, plus il en est attiré, et donc je ne comprends pas pourquoi il ne devrait pas posséder plus d'énergie.
En plus de cela, en regardant les niveaux d'énergies dans l'atome d'hydrogène, je vois la formule En = -13,6 eV / n au carré
Dans ce cas, plus on s'éloigne, plus l'énergie diminue.

Il y a probablement un détail ou une notion qui m'échappe, mais je n'arrive pas à trouver laquelle.
Merci
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[LPFR]

Bonjour et bienvenu au forum.
Voues étés encore victime des conneries que l’on raconte aux élèves : « des électrons sont des petites billes qui tournent autour du noyau ». C’est le modèle de Bohr qui a été abandonné par les physiciens il y a un siècle. Car il violait des lois vérifiées (et encore valables) et de plus, il ne fonctionnait que pour l’hydrogène et (avec un chausse-pieds) pour l’hélium.
Le modèle actuel est le modèle ondulatoire. L’électron se comporte comme une onde et ne peut prendre que certaines formes d’onde stationnaire (avec des énergies bien définies) autour du noyau.
Malheureusement c’est un modèle avec lequel on ne peut pas faire faire des calculs aux élèves. Donc, on préfère leur raconter des conneries qui permettent de vous demander de calculer des orbites où la force électrostatique est la force centripète.

Si non, vous avez raison. Une planète ou un électron pourraient se rapprocher du Soleil ou du noyau en perdant de l’énergie potentielle. Dans le cas des planètes cela n’arrive pas facilement car si la planète se rapproche du Soleil, sa vitesse augmente (conservation de l’énergie) ce qui tend à l’éloigner du Soleil.
Dans le cas d’un électron, le seul fait qu’il tourne autour du noyau, le fait rayonner de l’énergie électromagnétique. Donc il perd de la vitesse et finit dans le noyau.
Qu’à cela ne tienne. Bohr empêcha les électrons de rayonner de l’énergie en postulant qu’ils ne rayonnaient pas. Problème résolu.
Au revoir.

[curieuxdenature]

En plus de cela, en regardant les niveaux d'énergies dans l'atome d'hydrogène, je vois la formule En = -13,6 eV / n au carré

Bonjour

l'équation exacte est E(n) = -13.6 * Z² * ( 1 / N² - 1 / M²) avec N et M >= 1
avec N le point de départ et M celui d'arrivée de l’électron sur son orbitale. (ou inversement en émission)
Cela permet simplement de rendre compte des deux phénomènes qui sont l'absorption et l’émission des photons correspondants.
Un signe négatif concerne l'absorption et un signe positif indique une émission. C'est donc une convention qui rend compte de l'énergie de liaison d'un électron et d'un seul proton (Z=1)

En développant N et M pour tous les cas de figures on établi le spectre complet d'émission ou d'absorption de l'atome.
Avec M² à l'infini il ne reste plus que N² autrement dit, avec un H complétement ionisé l'électron a le niveau d'énergie 0 eV et ne pourra émettre qu'au maximum +13.6 eV en revenant à l'atome neutre.
Tu peux considérer ce système de notation comme celui du potentiel de gravitation, c'est lorsque les deux corps sont éloignés à l'infini que E est maximale.
Quand les deux corps sont très proches, E est minimale, et donc négative par rapport au cas précédent si on l'a défini comme E=0.