Quel est le modèle atomique au jour d'aujourd'hui ? Les deux sont limités

[invite85e711ae]

J'entends Bohr ou Rutherford, mais Bohar a ses limites, je cite quelqu'un de la partie Physique du forum :

un électron accéléré en électromagnétisme classique devrait rayonner de l'énergie. Ce qui invalidait le modèle de Bohr. Pour éviter cela il a postulé qu'un électron en orbite autour d'un noyau ne rayonnais pas d'énergie, de la même façon il a postulé que les niveaux d'énergie étaient quantifiés. Mais ce sont des postulats. C'est à dire, des affirmations ni déductibles ni démontrables.

Pour ces raisons le modèle de Bohr n'est plus utilisé depuis 1928, sauf dans l'enseignement, car il permet de faire faire des calculs aux étudiants. Alors que le modèle ondulatoire qui a succédé le modèle de Bohr n'est pas aussi facilement mis en équations.

Mais ce que ces mêmes enseignants omettent de dire trop souvent est que le modèle de Bohr ne fonctionne que pour hydrogène, et encore, pas pour toutes les "séries".

Or Rutherford aussi est pas du tout à jour ?

Si je me souviens bien, dans le modèle de Bohr les états des électrons tournant autour du noyau sont quantifiés : ils ont des orbites et des énergies précises. Ce n'était pas le cas du modèle de Rutherford.

A-t-on un modèle atomique actuel précis en 2015 ?
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[moco]

Aujourd'hui on doit utiliser la mécanique quantique. Mais hélas ce n'est pas facile à visualiser. L'électron de Bohr est un petit objet qui tourne autour du noyau. Un tel modèle est facile à expliquer et à dessiner. C'est comme les planètes autour du soleil. Mais hélas l'électron ne tourne pas. S'il tournait, il perdrait sans cesse de l'énergie et finirait pas s'effondrer sur le noyau. Mais il n'est pas non plus stationnaire. Il n'est ni mobile ni immobile. C'est dur à admettre, je sais. Dans la théorie actuelle, l'électron n'a pas de vitesse. Il n'a pas non plus une vitesse nulle. Non.Il n'a pas de vitesse du tout. La vitesse est une caractéristique qu'il n'a pas. Il n'a pas non plus de religion. Il n'a donc pas de vitesse. Et pourtant il possède de l'énergie cinétique.

C'est difficile à admettre qu'un objet puisse posséder de l'énergie cinétique sans avoir de vitesse. Tu peux imaginer une analogie. La corde de violon qui vibre n'a pas de vitesse. Chacun de ses points vibre et possède une vitesse qui change constamment. Chaque point oscille autour d'une position moyenne. Mais la corde qui vibre possède une énergie cinétique totale, bien qu'elle n'ait pas de vitesse. C'est l'énergie que le musicien a communiqué à sa corde pour qu'elle vibre.
On peut faire une autre analogie avec la plaque du tambour qui vibre et se met à osciller autour d'une position moyenne. La plaque du tambour n'a pas de vitesse. Mais elle a de l 'énergie cinétique.

La corde est un objet à une dimension qui vibre dans la 2ème dimension. La plaque de tambour est un objet à 2 dimensions qui vibre dans la 3ème dimension.
Si j'ose m'exprimer ainsi, l'électron est un objet à 3 dimensions qui vibre dans une autre dimension, la 4ème dimension. Comme c'est difficile à représenter on fait des projections de ces objets qui vibrent dans leur dimensions à eux. Tu as probablement déjà vu de ces images de "nuages" électroniques.

[invite85e711ae]

Merci pour cette super réponse. Les approches Bohr/Rutherford sont des approches qui fonctionnent jusqu'à un certain point pour les étudiants mais après il faut passer par la physique quantique donc.

Mais le spin alors ? Ce n'est pas la direction dans laquelle l'éléctron, tel une planète, "rotationne" ?

[moco]

Le spin n'a rien à voir avec toute la dérivation dont j'ai parlé. C'est une caractéristique qui n'a pas d'équivalent dans la physique des objets à notre échelle. Il est vrai qu'on peut la visualiser en disant que c'est le moment de rotation de l'électron (ou du noyau) sur lui-même. Sui on suppose que l'électron est une toupie qui évolue sur un plan horizontal, on peut dire que soit l'électron tourne dans un sens, soit il tourne en sens inverse. Dans une même orbitale atomique, on tolère des électrons de spin différents (donc de sens de rotation différents) et jamais deux électrons de même spin. C'est difficile à admettre.
J'ai vu un jour une analogie humaine, qui assimile le spin au sexe. C'est une image. Il existe deux sexes sur cette planète, comme il existe deux spins pour l'électron. Autour du noyau atomique, il y a 4 cases qu'on peut faire occuper par des … gens-électrons. Les 4 premières personnes qu'on envoie se balader autour de l'atome occupent chacune une des cases vides, peu importe leur sexe. Mais après, si on envoie des nouvelles personnes, les premiers occupants ne veulent que des gens du sexe opposé, pour faire des couples (ou se marier si tu préfères). Les 4 cases ne seront pleines que par 4 couples fille-garçon. L'atome ne tolère pas les couples homosexuels. Il ne faut pas trop épiloguer sur cette image, un peu stupide tout de même. Mais j'espère qu'elle t'aidera un peu à comprendre la logique atomique.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite85e711ae]

Merci!
L'analogie que tu propose est répandue car on appelle bien un éléctron célibataire .. célibataire. Mais

Les 4 premières personnes qu'on envoie se balader autour de l'atome occupent chacune une des cases vides, peu importe leur sexe.

on remplit d'abord tout avec un spin "flèche en haut" et ensuite "flèche en bas" ce qui fait que comme je l'ai compris il ne peut pas y avoir 2 éléctrons célibataires de "sexes différents".
Alors que oui ?

Je sais pas si c'est clair. Disons que j'ai appris que on met d'abord tous les "hommes" puis on complète par les "femmes" et s'il reste 1 ou 2 "femmes" célibataire(s) (l'adjectif colle bien pour le coup) du coup il ne peut y avoir que des femmes célibataires mais tu dis que l'on commence par mettre des hommes et des femmes ?

Tu as dit ça comme ca ou c'est précis ?

Pour homme femme le terme en physique quantique exacte serait spin positif et spin négatif j'imagine.

[Sethy]

Voici un article que tu trouveras peut être intéressant : http://fr.wikipedia.org/wiki/Raie_à_21_centimètres

[moco]

C'est absolument égal si dans mon raisonnement imagé on commence par les hommes ou par les femmes. Mais bon rien que pour rire, on va dire qu'on commence par les hommes (spin vers le haut). On commence par 1, 2, 3 puis 4 hommes dans les cases disponibles, mais pas de femmes ! Au niveau des atomes, il n'y aura jamais deux messieurs dans la même case. Ces 1, 2, 3 ou 4 électrons seront toujours célibataires, un par case.
Pour la suite, le 5ème, 6ème, 7ème et 8ème électron seront tous des femmes (spin vers le bas).
L'arrivée du 5ème électron (une femme) crée un couple dans une case et il reste 3 électrons seuls dans les 3 autres cases.
L'arrivée du 6ème électron (2ème femme) crée un nouveau couple. Il y aura alors 2 cases occupées par des couples et il reste deux cases occupées par des électrons célibataires. Etc. jusqu'au 8ème électron, donc à l'arrivée de la 4ème femme. A la afin il y a 4 couples dans les 4 cases qui sont alors complètes.