Mouvement des électrons

[hterrolle]

Bonsoir,

Fini le travail retour aux passions !

Voila je me pose une question qui je pense, merite d'être posé.

Pourquoi doit on donner une vitesse de rotation autour du noyau aux electrons ?

Ne serait il pas possible que les electrons est des position statique autour du noyau ?

[mamono666]

le noyau à une charge positive et les électrons une charge négative. Je pense qu'à cause de cela, l'électron ne peut rester statique.

[invitedbd9bdc3]

bonsoir,

ce genre de question pourrait avoir un sens dans un cas classique, par exemple, pourquoi faut-il donner une vitesse à la Terre pour qu'elle tourne autour du soleil.
Dans le cas quantique, cette question n'a pas vraiment de sens, car on ne peut pas "poser" un electron pres d'un noyau avec une vitesse précise, pour deux raisons:
la vitesse et la position ne peuvent pas etre donnés en meme temps
cela me parait assez dur experimentalement

La reponse de la MQ:
si tu mets ton electron pret du noyau avec une energie cinetique plus petite que l'energie potentiel, ton electron sera lié avec le noyau (il "tournera" autour, meme si cela n'a pas de sens en MQ), sinon il sera diffusé.

[mamono666]

bonsoir,

ce genre de question pourrait avoir un sens dans un cas classique, par exemple, pourquoi faut-il donner une vitesse à la Terre pour qu'elle tourne autour du soleil.
Dans le cas quantique, cette question n'a pas vraiment de sens, car on ne peut pas "poser" un electron pres d'un noyau avec une vitesse précise, pour deux raisons:
la vitesse et la position ne peuvent pas etre donnés en meme temps
cela me parait assez dur experimentalement

La reponse de la MQ:
si tu mets ton electron pret du noyau avec une energie cinetique plus petite que l'energie potentiel, ton electron sera lié avec le noyau (il "tournera" autour, meme si cela n'a pas de sens en MQ), sinon il sera diffusé.

je trouve la question légitime. Que ce soit en classique ou quantique, on peut dire pourquoi ce n'est pas possible...

mais sinon, pourquoi ne peut on pas connaitre la position et la vitesse ne peuvent etre données en meme temps?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea774bcd7]

Parce que les opérateurs position et impulsion ne commutent pas
Ça t'avance ?

[invitedbd9bdc3]

je ne dis pas que la question n'est pas legitime, je dis simplement qu'elle n'a pas de sens.

La position et la vitesse ne peuvent pas etre connu en meme temps aussi precisement que l'on veut car les obsrvable impulsion et position ne commute pas, ou, autrement dit, les inegalite d'heisenberg impose que si on connait la position precise d'une particule, sa vitesse totalement indeterminée.

Edit: grillé par guerom00: dans ce cas, je prefere l'ecrire [X,Px]=0, histoire que ça le fasse reculer

[mamono666]

mais fondamentalement, pourquoi cette inégalité existe...ou pourquoi les observable commutent?

[hterrolle]

Bonjour,

aucun reponse ne semble me convenir. Je ne cromprnds par pourquoi il est toujours necessaire de revenir a une analogie de Rutheford (terre soleil) et de Bhor (orbite,orbitale) lorsque l'on parle de l'atome.

En fait ont sait juste qu'il y a une propabilité de presence electronique a une certaine distance du noyau. Mais en aucun cas il nous esr possible de dire si ces electron sont en mouvement ou statique.

Se que l'on peut dire a la rigueur c'est que tout corp emet une EM dans les infrarouge. Mais la encore il n'est pas necessaire que l'electron soit en rotation ii peut tres bien être positionner en un point precis de l'espace et vibrer dans l'axe du rayon (electron noyau).

est si c'etait l'atome qui trounais sur lui même donnant l'inpression que se sont les lectron qui tourne ?

[mamono666]

personnellement, je dis que c'est parce qu'il y a des charges....et je ne vois pas ce qui ne te convainc pas dans cette argument...

[inviteca4b3353]

Mais en aucun cas il nous esr possible de dire si ces electron sont en mouvement ou statique.

Si, car on écrit un terme cinétique dans l'hamiltonien. L'électron est donc en mouvement (p est non-nul avec certitude).

[inviteca4b3353]

Ne serait il pas possible que les electrons est des position statique autour du noyau ?

Imaginons qu'on puisse réaliser cette situation initiale. Que se passe-t-il ?
Classiquement : l'interaction électrostatique va mettre l'électron en mouvement dans la direction radiale, ce dernier va s'écraser sur le noyau, et la vitesse tangentielle reste égale à sa valeur initiale (zero) puisqu'aucune force ne travaille dans cette direction.

Quantiquement : l'électron va entrer en mouvement aussi suite à l'interaction electrostatique, mais plus tu t'approches du noyau (plus tu précises la position) plus il est difficile de maintenir la vitesse tangentielle à sa valeur initiale (inégalité d'Heisenberg). Ainsi, en commencant à tomber sur le noyau, l'électron via la dynamique quantique qui le régit va entrer nécessairement en rotation (ie développer une vitesse tangentielle non nulle), de sorte que le noyau est stable (par analogie classique avec le système terre /soleil).

[hterrolle]

Bonjour Karibou Blanc,

Il y a toujours se même petit detail qui me chagrine. A savoir que si les electrons etaient en mouvement. quand est il dans un solide.

les electrons impliqué dans les liaisons avec d'autres atome sont il eux aussi en mouvement ? Se qui implique que c'est liaison se font et se défond en permanence ?

[inviteca4b3353]

les electrons impliqué dans les liaisons avec d'autres atome sont il eux aussi en mouvement ?

En mécanique quantique, des particules chargées ne peuvent rester statique car c'est une position tres instable pour les raisons que j'ai évoqué (la force electrostatique met nécessairement en mouvement une configuration initialement statique et ensuite les "inégalités" entretiennent ce mouvement).
Donc nécessairement les électrons sont en mouvement.

Se qui implique que c'est liaison se font et se défond en permanence ?

Les liaisons chimiques (bien que présentées et représentées comme telles) sont loin d'etre statiques, ca ne l'est seulement qu'en moyenne (temporelle) car elles forment des états propres du hamiltonien d'interaction. C'est la raison pour laquelle lorsqu'on parle de liaisons, on fait référence à cette apparente staticité moyenne (qui est en fait dynamique, un peu comme certains équilibres chimiques si tu as deja vu ca).

[yahou]

en commencant à tomber sur le noyau, l'électron via la dynamique quantique qui le régit va entrer nécessairement en rotation (ie développer une vitesse tangentielle non nulle)

En es-tu certain ? J'ai plutôt l'impression que : le confinement en r entraîne une dispersion de la vitesse radiale, mais pas de mise en rotation. D'ailleurs les états à symétrie sphérique (n quelconque, l=m=0) ont un moment orbital nul avec certitude, et la "densité de vitesse" est partout radiale.

Du coup pour revenir aux questions de départ de hterrolle, je dirais que
- non l'e- ne peut pas être statique, mais
- non il n'est pas nécessairement en rotation autour du noyau
Affirmations à prendre évidemment avec des pincettes comme à chaque fois qu'on essaye de coller des concepts classiques sur un système quantique.

[inviteca4b3353]

En es-tu certain

comme toujours, non juste une intuition.

les états à symétrie sphérique (n quelconque, l=m=0) ont un moment orbital nul avec certitude

Ok pour les états s, le moment cinétique (orbital) est nul. je vais essayer de réfléchir un peu plus la dessus.

[hterrolle]

bonsoir,

Je n'ais pas tut compris de toute les formules annoncé. Mais si vous comprennez c'est deja ca.

Le voulais juste dire que quand je parle d'etat statique je veux dire sans rotation autour du noyau. Je n'exclus pas un mouvement dans le sens du vecteur (noyau-electron), donc des vibrations orienté dans cette axe.

Lorsque je voie des representation des reseaux cristalin par example. Les liaison sont tojours representer par des etat statique entre les differents atome. Même la notion de phonon n'implique par une transformation de la structure cristaline.

Lorsque l'on parle des materiaux a memoire de forme il en va de même. C'est a dire que les atome se replace a leur position d'origine même apres deformation de la structure generale.

Hors si les electrons formant les liaisons devait eux aussi touner autour de leur noyau. Les liaison devrait logiquement se defaire et se refaire.

Je vais pousser un peux ma reflexion sur la notion de surface. Imaginons la surface d'un solide par example. Si les electrons de liaisons sont en perpetuel mouvement. Les liaison de surface devrait être elles aussi en perpetuel mouvement. Se qui implique une modification permanente de l'etat des surfaces. Et en ont devrait donc être capable enregistrer des interference entre le moment ou l'electron quite la liaison et lorqu'il la reconstruit.

[invite93279690]

Si, car on écrit un terme cinétique dans l'hamiltonien. L'électron est donc en mouvement (p est non-nul avec certitude).

Je ne comprends pas trop cette affirmation. Personnellement j'aurais plutôt dit "p est non nul a priori"...donc il faut mettre le terme cinétique dans le Hamiltonien. La recherche des états stationnaires fera le reste.

[invitedbd9bdc3]

mais fondamentalement, pourquoi cette inégalité existe...ou pourquoi les observable commutent?

On peut demontrer cette inegalité qui peut s'ecrire (à un facteur 1/2 pres qui se trouve je ne sais plus ou )

Apres, pour savoir si des observables commutent ou pas, il faut le calculer.

[mamono666]

oui, mais fondamentalement....

comment est ce que cela à été découvert. Je ne pense pas qu'heisenberg à juste fait un calcul simple comme cela, si?

[yahou]

oui, mais fondamentalement....

comment est ce que cela à été découvert. Je ne pense pas qu'heisenberg à juste fait un calcul simple comme cela, si?

Une fois qu'on a posé le formalisme quantique, il faut établir une règle pour transposer un problème classique dans ce formalisme.


Une façon de le faire est d'écrire le problème classique dans le language de la mécanique analytique en formulation hamiltonienne et de remplacer les crochets de Poisson par un commutateur (à un facteur près). L'équation d'évolution classique devient alors . Cette dernière formule est le théorème d'Ehrenfest.


On peut aussi prendre le problème dans l'autre sens : on pose d'abord l'équation de Shrödinger (amenée de façon heuristique), puis on démontre le théorème d'Ehrenfest, et on en déduit la règle précédente par analogie avec la mécanique analytique.


Au final pour connaître un commutateur, on calcule le crochet de Poisson associé. Pour x et p on a {x,p}=1, d'où le commutateur cherché.

[mamono666]

le principe d'heisenberg a été déduit par la théorie alors?

[invite93279690]

le principe d'heisenberg a été déduit par la théorie alors?

Je dirais que oui mais pas sous la forme présentée plus haut. Ca a été montré en mécanique ondulatoire (association d'une onde de probabilité à la particule) il me semble.

[yahou]

le principe d'heisenberg a été déduit par la théorie alors?

Ca dépend ce que tu appelle "déduit par la théorie". Disons que ça c'est la formulation moderne, axiomatisée.

Historiquement ça a plutôt dû se faire comme ça :
- on pose les relations de De Broglie, via lesquelles on associe une onde plane à une particule d'impulsion p donnée.
- on construit une fonction d'onde quelconque comme une superposition d'ondes planes .
- on interprète comme la distribution d'impulsion et comme la distribution de position.

Via les propriétés de la TF on obtient l'inégalité de Heisenberg.

[invite40507569]

le principe d'heisenberg a été déduit par la théorie alors?

Bien sûr. Il est en réalité connu depuis des siècles car c'est la même chose que le pouvoir de résolution d'un instrument d'optique qui est relié à la longueur d'onde. Une particule ne peut être distinguée d'une autre si leur distance est inférieure à la longueur d'onde. Pour améliorer la résolution, on a utilisé d'abord des UV puis des électrons de plus en plus énergétiques. Or l'onde de de Broglie

montre que la longueur d'onde est d'autant plus courte que la vitesse est grande. C'est-à-dire le produit est constant et égal à la constante de Planck h. Si on écrit et , on a

On divise par pour faire joli et on obtient la relation d'Heisenberg:

[Seirios]

Mais la relation de Heisenberg ne se fait pas par une égalité

[invite88ef51f0]

Il est en réalité connu depuis des siècles

C'est une façon de présenter qui a l'avantage de faire descendre l'inégalité de son piédestal, mais il ne faut pas oublier que Heisenberg dit que cette inégalité est inhérente à la physique même, et non au système de mesure. Il y a donc une grosse différence conceptuelle.

[invite2593aa43]

oui, mais fondamentalement....

comment est ce que cela à été découvert. Je ne pense pas qu'heisenberg à juste fait un calcul simple comme cela, si?

Salut!
thibault damour à écrit quelque chose sur les l'influence des idées d'einstein
ou il dit que c'est apres une discution du jeune heisenberg avec albert einstein! mais me rappelle plus du lien!

[mach3]

On dirait que tu refuses définitivement de comprendre hterrole, il est impossible de modéliser l'atome avec des corpuscules, point à la ligne.

C'est si tout est quantique nous ne sommes phyqiquement que des propabilité de presence. Hors nous sommes bien réelle et les elestron qui gravite ou non autour des atome qui constitue notre corps devrait eux aussi être réélle

c'est pourtant bien le cas, tout n'est que probabilité quantique et est indeterminé. Le determinisme apparait de lui meme quand on considère un grand nombre d'objets indeterministes, c'est ce qu'on appelle la loi d'action de masse.

Prenons 6.10²³ pièces, soit une mole de pièces, si on les lance, dans plus de 99% des cas on aura 3.10²³ pièces sur pile avec une incertitude négligeable de 1,16.10¹² pièces. Le lancer d'une pièce de monnaie est indeterministe par nature, pourtant, le lancer d'une mole de pièce est deterministe à un poil de cul près. Dans le cas des pièces, l'écart à la valeur attendu sera mesurable, il suffira de compter les pièces sur piles ou sur faces une par une (oui ce sera long, mais réalisable techniquement). Si on raisonne en revanche sur des atomes, aucun appareil ne sera capable de mesurer l'écart et donnera donc toujours la meme mesure : le système paraitra deterministe alors qu'il n'est constitué que d'objets indeterministes.

m@ch3

[hterrolle]

Salut mach3,

Il y a qaund même quelque chose de tres destabilisant pour moi. D'un coté on dis que l'electron et en rotation autrour du noyau et de l'autre il semble impossible de representer c'est mouvement de rotation. Se que m'on peut representer c'est uniquement sa propabilité de presence.

Donc comment peut on parler de rotation des électron allors qui ne ne pouvont nous representer qu'une propabilité de presence ?

Cette propabilité de presence ne me semble pas permettre de dire que les electron on un mouvement de ratation autour du noyau.

Seul le modele de Bhor et de Rhuteford parle de rotation autour du noyau. L'approche quantique n'as pas besoin d'une notion de rotation puisque que l'on parle que de propabilité de presence et de nuage electronique.

Le mouvement des electron deviens secondaire dans l'approche quantique. On sait que l'on observe de changement de phases. Qu'il semble être assez bien determiné dans l'espace volumique de l'atome. Mais rien ne nous indique quoi que se sois sur la nature du mouvement des electrons.

La seeule base pour la ratation des electon est l'atome d'hydrogene. Car on a du mal a imaginer comment un seul electron en interaction avec le noyau ne va pas se coller a celui ci.

D'ailleur il deviens tres difficille de se representer les couches et sous couche electronique en rotations:

couche = K sous couche = S1=> 2 electron Z = 1,2
couche = L sous couche = S2 => 2 electron Z = 3,4
couche = L sous couche = S2P => 2 6 electron Z = 5,6,7,8,9,10
couche = K sous couche = S1 => 2 2 electron Z = 11,12
couche = K sous couche = S1 => 2 6 electron Z = 13,14,15,16,17,18

[hterrolle]

Le message est parti trop vite, desole

couche = K sous couche = S1 => 2 electron Z = 1,2
couche = L sous couche = S2 => 2 electron Z = 3,4
couche = L sous couche = P2 => 2 6 electron Z = 5,6,7,8,9,10
couche = M sous couche = S3 => 2 2 electron Z = 11,12
couche = M sous couche = P3 => 2 6 electron Z = 13,14,15,16,17,18