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Comment fut découvert la masse des atomes ?



  1. #1
    mitou76

    Thumbs down Comment fut découvert la masse des atomes ?


    ------

    Bonjour !

    Avez-vous remarqué ? Les scientifiques en formation apprennent ce qu'on leur dit d'apprendre sans se préoccuper de savoir comment on le sait. Je fouille désespérément la toile en quête d'un topo sur la façon dont on est arrivé à se convaincre, historiquement, de la masse des atomes des différents éléments (ce qui a conduit à leur classification).

    Je n'ai rien trouvé non plus sur ce forum.

    Pouvez-vous m'orienter ?

    En vous remerciant,

    Pascal Mallet

    -----

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  3. #2
    mach3

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    Il faut regarder du coté théorie cinétique des gaz/constante de Loschmidt. Avogadro avait découvert qu'à P et T donnés un volume de gaz contient un nombre précis d'entités (atomes ou molécules).

    Je suppose qu'ensuite avec la théorie des équivalents chimiques, en connaissant certaines masses atomiques via l'étude des gaz on a pu en déduire d'autres.

    Tu peux regarder aussi du coté diffraction des rayons X sur monocristal mais là c'est une méthode moderne : La diffraction permet de connaitre la structure du cristal (taille de la maille cristalline, nombres d'atomes par mailles). En combinant avec la densité connue du cristal on peut aboutir à la masse des atomes qui le constituent

    m@ch3
    Never feed the troll after midnight!

  4. #3
    chatelot16

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    a l'epoque de lavoisier , il n'y avait ni atome ni rayon x ...

    mais il y avait des chimistes de genie , qui pesaient tout et qui s'apercevait que les produit se combinait toujours en proportions bien definie

    le symbole de l'eau etait HO : ils ne comptaient pas les moles mais les equivalents :ils ont defini des masses d'equivalent presque la meme chose que les masses atomiques actuelle sauf qu'il se sont trompé d'un facteur 2 sur un certain nombres d'elements

    donc toutes les formules des vieux livres de chimie d'avant 1850 doivent etre corrigé pour certains elements : elle ne sont pas fausse , mais il faut les comprendre avec le bon systeme !

    il etait quand meme geniaux car il ont fait des theorie qui tenait debout avant de savoir ce qu'etait la vraie atome !

    ensuite il y a eu une certaine guerre entre les equivalentiste et les atomiste quand il a fallu changer de notation pour utiliser le systeme actuel

    le meilleur texte pour tout comprendre de cette etape de la chimie est l'article "chimie" du dictionaire encyclopedique des art et techniques industrielle de O E Lami de 1880 consultable et telechargable sur gallica.bnf.fr

    dans cet article on trouve tout ce qu'il faut pour pouvoir lire les livre de chimie ancien

    ce qui est spectaculaire aussi est la facon dont le vocabulaire de la chimie "nomenclature parlé" a supporté le changement de notation sans probleme : c'est le genie de guitton de morveau , avocat devenu chimiste , qui a mis de l'ordre dans le vocabulaitre de la chimie a l'epoque de lavoisier

    j'ai decouvert cette encyclopedie de OE Lami tout a fait par hazard chez un proffesseur qui l'a sauvé de la destruction quand une bibliotheque se debarrassait de ce qui etait obsolete !!!
    c'etait avant internet cette encyclopedie m'a été tres utile , maintenant c'est encore mieux , grace a gallica

    j'y ai appris bien plus en chimie qu'a l'ecole
    les premier tome utilisent a la fois la notation en equivalent et en atome , les derniers tomes sont uniquement en atome car la superiorité de la notation en atome a été reconnue

    les etudiants de l'epoque ont du souffrir ...

  5. #4
    chatelot16

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?


  6. #5
    mitou76

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    Un grand merci pour cette réponse abondante et passionée. Je vais consulter le dictionaire encyclopedique des arts et techniques industrielles de O E Lami de 1880.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    mitou76

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    Citation Envoyé par mach3 Voir le message
    Il faut regarder du coté théorie cinétique des gaz/constante de Loschmidt. Avogadro avait découvert qu'à P et T donnés un volume de gaz contient un nombre précis d'entités (atomes ou molécules).

    Je suppose qu'ensuite avec la théorie des équivalents chimiques, en connaissant certaines masses atomiques via l'étude des gaz on a pu en déduire d'autres.

    Tu peux regarder aussi du coté diffraction des rayons X sur monocristal mais là c'est une méthode moderne : La diffraction permet de connaitre la structure du cristal (taille de la maille cristalline, nombres d'atomes par mailles). En combinant avec la densité connue du cristal on peut aboutir à la masse des atomes qui le constituent

    m@ch3
    Merci aussi pour cette réponse. Je vais chercher du côté cinétique des gaz, Loschmidt et Avogadro.

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  10. #7
    Pera

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    Avant AVOGADRO, on pouvait pas trop parler de masse d'un atome.

    Il enonca sa loi en 1811, mais un long debat eu lieu avant qu'elle soit accepte par toute la communaute scientifique 50 ans plus tard.

    De plus le premier Na a ete evalue a 10(24)

  11. #8
    invité576543
    Invité

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    Bonjour,

    Je pense qu'il faut distinguer d'une part l'émergence de la théorie atomique, et d'autre part les divers processus qui ont abouti, type d'atome par type d'atome, à la détermination de leur masse. Les deux histoires se déroulent partie en corrélation partie indépendamment.

    La notion d'espèce chimique élémentaire et de "masse molaire" pour ces espèces existait avant la théorie atomique, et ces masses molaires, déterminées expérimentalement, ont été la base de la détermination de la masse des atomes, une fois la notion d'atome reconnue (et en particulier une fois la constante d'Avogadro estimée).

    Cordialement,

  12. #9
    moco

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    Les chimistes de l'époque de Lavoisier avaient déjà déterminé la masse des atomes avec une bonne précision. Et c'est avant Avogadro, qui a le premier postulé l'existence des molécules indépendante de celle des atomes en 1811. Mais ces déterminations ont demandé beaucoup de mesures et de contre-mesures.
    On a pensé d'abord que H2 et O2 n'existaient pas, mais que H existait seul, et qu'il réagissait avec O, pour former l'eau, appelée HO. Plus précisément, 2 volume H réagissent avec 1 volume O, pour former HO. D'autre part, 4 g H réagit avec 32 g O, pour former 36 g eau. Donc, selon cette interprétation O est 8 fois plus lourd que H. La masse atomique de O est donc 8. Et on ignorait les considérations liées aux volumes de gaz, donc ce qu'on appelle aujourd'hui la loi d'Avogadro.
    Quand on fait réagir H2 et Cl2, en ignorant l'existence des molécules, on disait que H réagit avec Cl pour former HCl, et on trouve que 2 g d'Hydrogène réagit avec 71 g de chlore, donc que le chlore est 35.5 fois plus lourd que l'hydrogène. Ce résultat est le même qu'aujourd'hui, par hasard.

    Il y a eu des véritables bagarres de chimistes dans la fin du 19ème siècle, pour que triomphe enfin la théorie actuelle, en utilisant bien sûr l'hypothèse d'Avogadro, qu'ont nié beaucoup de chimistes, particulièrement en France.
    En fait c'est l'application à la chimie organique qui a montré que O ne pouvait pas avoir la masse 8, mais qu'il devait être à 16, comme aujourd'hui.

  13. #10
    Pera

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    Citation Envoyé par moco Voir le message
    Les chimistes de l'époque de Lavoisier avaient déjà déterminé la masse des atomes avec une bonne précision.

    En fait c'est l'application à la chimie organique qui a montré que O ne pouvait pas avoir la masse 8, mais qu'il devait être à 16, comme aujourd'hui.
    ooops these antithese synthese?

  14. #11
    mitou76

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    Bon, je viens d'effectuer une importante compilation sur la toile (j'y ai passé la journée). Recherche sur :
    - 18 pages du dictionaire encyclopedique des arts et techniques industrielles de O E Lami,
    - La théorie cinétique des gaz,
    - Loschmidt
    - Avogadro
    - toutes les expressions en claire qui évoquent la question.

    Résultat : pas un article qui donne explicitement la réponse.

    Bon, si on sait que Loschmidt a trouvé par la cinétique quelle était la pression causée sur une surface de paroi par un certains nombre de molécules à une température et une pression données, on se doute qu'en connaissant expérimentalement cette pression, on peut savoir combien de molécules l'ont créée. Si on connait la répartition statistique de leurs vitesses, on peut savoir quel volume elles occupent, et de là en déduire le nombre d'Avogadro. Mais comment connait-on la répartition statistiques de leurs vitesses à une pression et température données ? Ce n'est pas clair.
    Non, ce que je voudrais, c'est une réponse simple, voilà, la théorie dit ça, il a fait ça, il en a conclu ... etc...
    Rien sur les expériences qui ont suivi pour confirmer et affiner l'étude théorique (je veux dire rien par la recherche sur la question générale. il me reste à chercher sur "diffraction des rayons X sur monocristal", merci Mach3).
    Par contre, j'ai abondamment compris comment on était arrivé aux rapports des masses des atomes entre eux (un oxygène vaut 16 hydrogènes, etc...), et donc qu'il suffit d'en connaïtre une pour connaïtre toutes les autres. Ce qui a permis à Mendéléev de faire son tableau sans avoir à cconnaître les masses des atomes.
    En passant, je pousse un grand cri d'admiration, "ôoooo...", devant l'incroyable qualité du du dictionaire encyclopedique des arts et techniques industrielle de O E Lami.
    Eh bien, Lami, en fait, les amis, je vais me préparer à dîner, merci à tous.
    Pascal Mallet

  15. #12
    mitou76

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    Euh... en me relisant, sur la cinétique des gaz... on calcule la pression en connaissant la pression... bon, laissez tomber.
    PM

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  17. #13
    chatelot16

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    c'est vrai que pendant longtemps on ne s'est occupé que de la proportion des element entre eux sans avoir acces a la masse reelle d'un seul atome

    la masse atomique de l'hydrogene = 1g est absolument arbitraire : donc ensuite le nombre d'avogadro est la consequence de ce choix arbitraire

    cela a permis aux chimiste de compter en mole sans savoir combien il y avait reelement d'atome dans une mole

    ce n'est pas avogadro qui a determiné le nombre d'avogadro : c'etait impossible a son epoque

    c'est une tres bonne question ! je ne sais pas quelle est la premiere experience qui a determiné le nombre d'atome dans une mole

    je pense a l'experience de milikan sur la charge electrique que l'on peut donner a des particule d'huile , qui montre que la charge electrique ne peut etre qu'un nombre entier d'electron , et permet de mesurer la charge electrique de l'electron ...

  18. #14
    mitou76

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    Effectivement, j'ai aussi pensé à Milikan...
    Mais la réponse exacte, c'est celle de Mach3, c'est à dire que c'est bien Loschmidt qui, par la théorie cinétique des gaz, a donné la première valeur du nombre d'Avogadro, je l'ai vu dans plusieurs articles, mais aucun de ces articles ne disait comment il a fait. Le meilleur, je ne sais plus lequel, disait en substance "savoir comment il a fait, c'est très facile, ce n'est pas la peine d'en parler" !
    Cet article mentionnait une autre approche qui a suivi et a confirmé la valeur théorique de Loschmidt, mais ne donnait - à ce qu'il me souvient - pas le nom de son auteur ni aucune référence. Pas moyen de retrouver cet article.
    Bon, je plonge dans la diffraction des rayons X sur monocristal...
    PM

  19. #15
    mitou76

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    Alléluhia, alléluhia ! J'ai trouvé une réponse dans :
    http://mendeleiev.cyberscol.qc.ca/Ch...olicchioC.html
    Pour être honnête, j'avais pensé à cette méthode :
    On fait une électrolyse, on calcule la quantité d'electricité envoyée (donc le nombre d'électrons parce qu'on sait déjà la charge d'un électron, donc le nombre d'atomes déposés sur l'anode parce qu'on sait combien d'électrons chaque ion doit absorber), on pése le dépôt sur l'anode et on divise ce poids par le nombre d'atome.
    C'est simple, mais ça veut dire qu'on est déjà bien avancé dans la connaissance de l'atome. Ce n'est certainement pas la première méthode employée. L'article ne cite aucun nom ni aucune date pour cette expérience ("les chimistes...").
    PM

  20. #16
    mitou76

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    Et de deux :
    http://ivan.boyer.free.fr/IE/TPE2004.htm
    début du siècle, Jean Perrin, grâce au mouvement brownien...
    PM

  21. #17
    chatelot16

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    quand j'ai parlé de milikan pour determiner la charge de l'electron je pensait aussi a l'electrolyse , mais je ne savait pas si c'etait la methode utilisé pour mesurer le nombre d'avogadro

    je comprend qu'il soit difficile de trouver la dates de l'experience ! les mesures on été faite pour d'autres application avant meme que la notion de mole soit clairement accepté : il a suffit de faire le bon calcul avec les donné deja disponibles

    pendant longtemps on a utilisé la notion de mole sans savoir combien d'atome il y avait dedans

    tant que l'on est au niveau macroscopique le nombre d'avogadro n'a aucune importance

    en electrolyse on a besoin uniquement de la constante de faraday

    il n'y a que quand on a connu la charge de l'electron qu'il a été possible de decomposer la constante de faraday en charge de l'electron et nombre d'avogadro
    Dernière modification par chatelot16 ; 21/06/2008 à 01h09.

  22. #18
    mitou76

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    Citation Envoyé par mitou76 Voir le message
    [...], donc le nombre d'atomes déposés sur l'anode parce qu'on sait combien d'électrons chaque ion doit absorber), on pése le dépôt sur l'anode [...]
    PM
    la cathode, la cathode !

    PM

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  24. #19
    chez_bob

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    Le truc avec les gaz, c'est que un nombre de mole de 1 gaz a temperature et pression normal ( c'est a dire 0 C et 101,3kpa) occupera un même volume, 8,31L.
    Donc, volume de 1 mol de O2=volume de 1 mol de H2= 1 mol de n'importe quel gaz a TPN( temperature pression normal) = 8,31L
    Sachant que 1 mol est une quantité précis d'atome, sachant le poid du volume gazeux, sachant que 1 mol a TPN = 8.31L, on parvient a deduire bien des choses.
    "-Est-ce un Hold-up? -Non, c'est une expérience scientifique!" (Emmet Brown)

  25. #20
    HarleyApril

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    8,31 c'est la valeur de R
    le volume molaire d'un gaz dans les conditions mentionnées sera de 22,4L

    cordialement

  26. #21
    chatelot16

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    ce 22.4l c'est le rapport entre un gramme et un litre d'hydrogene !

    ca ne donne rien sur la masse d'un atome ou le nombre d'avogadro

    la charge de l'electron et l'electrolyse est pour moi le seul moyen que je connaisse pour avoir la masse d'un atome ou le nombre d'avogadro

    ca me parait logique que ce soit le premier moyen historiquement utilisé : y en a il d'autre ?

    lequel est le plus precis ?

    actuellement l'hydrogene n'est pas le 1 exact des masse atomique : c'est un autre element qui est considéré comme la reference exacte

    c'est le carbone 12 qui a exactement la masse atomique 12

    au debut la reference etait bien l'hydrogene
    plus tard c'est devenu l'oxygene
    aujourdhui c'est le carbone : il doit bien y avoir une raison : je suppose que le carbone permet une experience plus precise et reproductible que les autres ?

  27. #22
    invité576543
    Invité

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    Citation Envoyé par chatelot16 Voir le message
    ca me parait logique que ce soit le premier moyen historiquement utilisé : y en a il d'autre ?
    Je n'ai pas de connaissances détaillées dans le domaine, mais une recherche rapide sur Google permet d'exhiber quelques textes évocateurs, genre
    A new determination of Avogadro’s number from lattice constant and density of single crystals
    ou
    Evaluation of the molar volume of silicon crystals for a determination of the Avogadro constant
    En fouillant un peu plus loin la littérature sur ces bases, j'imagine qu'on trouvera les détails d'une autre méthode.

    Cordialement,

  28. #23
    invité576543
    Invité

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    D'autres textes que j'ai trouvés semblent faire allusion à une autre méthode encore, en plusieurs temps:

    - mesure du rapport mp/Me (par déviation sous un même champ magnétique par exemple ???)

    - mesure de la masse de l'électron

    - mesure par spectrométrie de masse du rapport entre de masse en H+ et C12+

    Cordialement,

  29. #24
    HarleyApril

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    Citation Envoyé par chatelot16 Voir le message
    ce 22.4l c'est le rapport entre un gramme et un litre d'hydrogene !
    je ne crois pas !
    réponse au message numéro 20 qui est simplement une rectification du numéro 19

    cordialement

  30. Publicité
  31. #25
    alaink

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    Il me semble que Einstein a publié quelque chose à ce sujet en 1905 àpartir d'un etude du mouvement brownien. Je vais chercher d'autres infos.

  32. #26
    alaink

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    Einstein a effectivement ecrit un article expliquant le mouvement brownien comme le choc de molecules d'eau contre les grain de pollen.
    Il en a ecrit les equations.
    Ensuite en 1926, Jean Perrin, se basant sur l'article d'einstein, a determiné la taille des atomes.

    D'autres physiciens s'y sont essayé auparavant:
    http://fr.wikipedia.org/wiki/Nombre_d'Avogadro

  33. #27
    invité576543
    Invité

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    Citation Envoyé par alaink Voir le message
    Il me semble que Einstein a publié quelque chose à ce sujet en 1905 àpartir d'un etude du mouvement brownien. Je vais chercher d'autres infos.
    Peut-être penses-tu à sa thèse de doctorat sur la mesures des dimensions des molécules?

    Cordialement,

  34. #28
    invité576543
    Invité

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    Sur le sujet du fil, ou plus précisément sur l'aspect clé qu'est la détermination du nombre d'Avogadro, je suis tombé sur le texte suivant dans un bouquin de chimie de 1931:

    La connaissance du nombre d'Avogadro est particulièrement intéressante puisqu'elle permet de connaître les masses absolues des atomes ou des molécules (...). La détermination du nombre d'Avogadro, basée sur des méthodes très diverses, (...) a conduit à des résultats remarquables de concordance,(...) Cette concordance, établie par treize méthodes, (...)
    (Les italiques sont dans le texte d'origine.)

    Aucune précision n'est donnée sur ces treize méthodes.

    Cordialement,

  35. #29
    philou21

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    Bonjour

    Les grands classiques semblent être :


    -mouvement Brownien (par J. Perrin)

    -Décroissance alpha (Rutherford)

    -Diffraction X

    - Radiation du corps noir

    - Électrochimie

    et j'ai même une référence basée sur l'effet Hall...

  36. #30
    anacarde

    Re : comment fut découvert la masse des atomes ?

    ""C’est dans ce contexte que Jean Perrin entreprit les expériences décrites dans un célèbre article de
    1895 des Comptes Rendus de l’Académie des sciences. Il a fait pénétrer les rayons cathodiques dans
    un cylindre de métal percé d’une petite ouverture (cylindre de Faraday) et a constaté qu’au cours du
    temps s’y accumulait une charge électrique négative. Si par contre il déviait le faisceau par un champ
    magnétique de façon qu’il ne pénètre plus dans le cylindre, aucune charge ne s’y accumulait. Ce
    résultat apportait la preuve indiscutable que les rayons cathodiques étaient porteurs d’une charge
    électrique négative, dont il a conclu qu’ils étaient constitués de particules chargées négativement, car
    par l'expérience de l'électrolyse on ne connaissait que des particules qui soient chargées d'électricité,
    alors que les ondes lumineuses étaient neutres, mais il n'a pas poussé ses investigations jusqu'à
    déterminer la charge e ni la masse m de ces particules Il le dit dans son article, ajoutant que ce serait
    possible. La conclusion essentielle de son article est reproduite ci-dessous. ""

    >> Si c'avait été des ondes, il n'y aurait pas eu accumulation de charge.

    source:
    http://www.academie-sciences.fr/arch...l_Goldman1.pdf

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