Trajectoire de l'électron dans l'espace autour du noyau atomique.

[philname]

Je voudrais savoir s'il existe une théorie qui décrit la trajectoire (oubien la rotation) dans l'espace XYZ de l'électron autour du noyau atomique ?
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[invitec053041c]

On peut utiliser le modèle planétaire si l'électron n'est pas influencé par les autres (ce modèle a ses limites, d'où la méca quantique).
On utilise la théorie des mouvements dans un champ de force newtonien, c'est-à dire selon l'énergie mécanique que l'électron possède, on peut déterminer si sa trajectoire sera un cercle, une ellipse , une parabole ou une hyperbole (pour ces 2 derniers cas, l'électron est désolidarisé du noyau ).
Et il est assez facile après de trouver les caractéristiques de la trajectoire (excentricité, paramètre etc...) , cependant il est très préférable (pour ne pas dire indispensable) d'utiliser des coordonnées polaires plutôt que cartésiennes, d'autant plus que le mouvement est plan.
Cordialement.

[philou21]

Cette théorie existe : c'est la mécanique quantique.
Dans cette théorie, la notion de trajectoire perd un peu (beaucoup...) de son sens...

[philname]

MErci, le mouvement des electrons est dans le plan, donc l'image qu'on a des electrons qui gravitent autour du noyau est un peu fausse, car généralement nous montrepleins de plan élliptique.

MAis existe-t-il des valeurs exact qui décrivent ces mouvements ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea774bcd7]

Tout en gardant à l'esprit que l'électron n'a pas de trajectoire autour du noyau, on peut effectivement s'amuser avec le modèle planétaire; la force de Coulomb étant en comme la gravité

[deep_turtle]

Salut,

Juste pour insister lourdement et répéter ce qui est suggéré plus haut, au cas où il y ait un malentendu :

l'image qu'on a des electrons qui gravitent autour du noyau est un peu fausse, car généralement nous montrepleins de plan élliptique

NON, cette image est carrément fausse, pour une autre raison : les électrons ne peuvent pas être décrits comme des petits points ayant une trajectoire bien définie autour du noyau. Ils doivent être décrits par la physique quantique. Dura lex, sed lex...

[mbochud]

MAis existe-t-il des valeurs exact qui décrivent ces mouvements ?

Bonjour,
Bien relire la réponse précédente de Lecescat.

On peut utiliser le modèle planétaire si l'électron ….

La physique décrit le comportement de la matière par des modèles.
Le modèle planétaire de Rutherford n’est pas faux, il est imparfait.
Celui de la méc. Quantique est meilleur.
Il n’est pas toujours indispensable d’aller chercher le dernier modèle . Dans certain cas le modèle planétaire est suffisant. (Et dans ce modèle la trajectoire est définie par des valeurs exactes)

[Bouli]

Dans ce cas, il faut aussi supposer que l'électron ne rayonne pas lorsqu'il "tourne" autour du noyau...

[mbochud]

Dans ce cas, il faut aussi supposer que l'électron ne rayonne pas lorsqu'il "tourne" autour du noyau...

C’était effectivement un grave défaut (et pas le seul) de ce modèle qui aujourd’hui nous parait dérisoire (mais important dans une démarche pédagogique dans laquelle on peut faire ressortir les difficultés et solutions).

[deep_turtle]

Salut,

Le modèle planétaire de Rutherford n’est pas faux, il est imparfait.
Celui de la méc. Quantique est meilleur.

ça me semble une manière un peu trop molle de dire les choses, si je puis me permettre...

Le modèle planétaire a certes joué un rôle historique important, et il est hors de question de le tourner en ridicule (qui n'aurait pas rêvé d'y avoir pensé de soi-même !). Cependant :

1/ Il est incohérent : il fait appel à l'électromagnétisme pour expliquer la force d'attraction entre l'électron et le noyau, mais il ne prend pas en compte le rayonnement.
2/ Il ne décrit pas les observations : il ne permet pas de comprendre l'existence du spectre discret des atomes, ni la stabilité des molécules, ni plein d'autres choses.

En revanche, le modèle basé sur la mécanique quantique est en accord avec toutes les observations qui ont été faites depuis plus d'un siècle en spectroscopie atomique et moléculaire... C'est quand même pas mal, et ça mérite un peu plus que "ce modèle est meilleur" me semble-t-il.

[invitec053041c]

Salut,


ça me semble une manière un peu trop molle de dire les choses, si je puis me permettre...

Le modèle planétaire a certes joué un rôle historique important, et il est hors de question de le tourner en ridicule (qui n'aurait pas rêvé d'y avoir pensé de soi-même !). Cependant :

1/ Il est incohérent : il fait appel à l'électromagnétisme pour expliquer la force d'attraction entre l'électron et le noyau, mais il ne prend pas en compte le rayonnement.
2/ Il ne décrit pas les observations : il ne permet pas de comprendre l'existence du spectre discret des atomes, ni la stabilité des molécules, ni plein d'autres choses.

En revanche, le modèle basé sur la mécanique quantique est en accord avec toutes les observations qui ont été faites depuis plus d'un siècle en spectroscopie atomique et moléculaire... C'est quand même pas mal, et ça mérite un peu plus que "ce modèle est meilleur" me semble-t-il.

Je suis totalement en accord avec tout cela, mais je pense que quand il demandait une trajectoire, il faisait référence à la légende planétaire qu'on nous baratine malheureusement dans les pseudos séries de science fiction et autres films grand public .

[invite60ed7323]

mais malgré tout d'ou vient l'energie qui fait se déplacer l'onde electronique ? D'ou vient l'impulsion en quelque sorte ? parce que on nous dit toujours que l'energie a faible echelle vient de l'interaction des molécules mais là on est l'echelle en dessous ...

[Bouli]

Pourquoi tu parles d'énergie pour déplacer une onde? On parle de comment évolue un électron autour de son noyau.

[mbochud]

En revanche, le modèle basé sur la mécanique quantique est en accord avec toutes les observations qui ont été faites depuis plus d'un siècle en spectroscopie atomique et moléculaire... C'est quand même pas mal, et ça mérite un peu plus que "ce modèle est meilleur" me semble-t-il.

Bonjour,

Oui bien sur, et en plus elle a permis de faire des tonnes de prédictions. Cela en fait certainement le modèle le plus fructueux de la physique.

Mais cela nous ramène à la question de la valeur d'un modèle.
Pour moi un modèle n'est qu'une représentation de la réalité physique , et , à ce titre je ne le considère que comme meilleur ou moins bon (même si la différence est énorme).
La mécanique classique est un bon modèle (et assez fructueux au dernier siècle) même si la relativité est meilleur. Pour la construction d'une auto la relativité n'est pas indispensable!
À l'époque de Rutherford on considérait son modèle comme révolutionnaire et permettait de résoudre des problèmes insurmontables.On a de la difficulté à prendre du recul.

Que l'avenir nous réserve? Un modèle qui intègre la MQ, la relativité, l'inertie ?
Dans le prochain siècle on considérera peut-être la MQ comme un très grand pas vers...?

La question de la valeur d'un modèle est particulièrement présente dans les fondements de la MQ.


PS. On est un peu loin de question de départ, peut-être y-at'il lieu d'en faire un nouveau post?

[invite60ed7323]

"Pourquoi tu parles d'énergie pour déplacer une onde? On parle de comment évolue un électron autour de son noyau"
J'ai anticipé l'evolution du debat : electron orbitale discriminé / onde associée pas de trajectoire ... donc je pense que ma question a un fondement, pour produire une onde ou garder constant un mouvement il faut une energie ... quelle est-elle ? Et qu'est ce qui maitient l'equilibre si comme je crois savoir c'est la force electromagnetique ?

[Lévesque]

Je voudrais savoir s'il existe une théorie qui décrit la trajectoire (oubien la rotation) dans l'espace XYZ de l'électron autour du noyau atomique ?

Bonjour,

il existe une théorie, compatible avec la mécanique quantique, qui permet de calculer la trajectoire d'un électron autour d'un noyau atomique. La théorie est appelée l'interprétation de Bohm de la mécanique quantique, ou la mécanique bohmienne. Tu retrouveras de l'information à ce sujet dans le livre The Undivided Universe de D. Bohm, ou dans le livre The Quantum Theory of motion de P. R. Holland.

Sache que ces livres sont accessibles à un étudiant ayant déjà de bonnes connaissances en mécanique quantique et en mathématiques (niveau universitaire avancé), et que la théorie de Bohm est difficile à réconcilier avec la relativité, ce qui amène la communauté scientifique à la regarder avec grand sceptiscisme.

Donc, pour répondre à la question, oui il existe une théorie qui décrit la trajectoire de l'électron autour du noyau, mais cette théorie est marginalisée.

Cordialement,

Simon

[Bouli]

J'ai anticipé l'evolution du debat : electron orbitale discriminé / onde associée pas de trajectoire ... donc je pense que ma question a un fondement, pour produire une onde ou garder constant un mouvement il faut une energie ... quelle est-elle ? Et qu'est ce qui maitient l'equilibre si comme je crois savoir c'est la force electromagnetique ?

Sur la glace, une fois que j'ai accéléré, je n'ai plus besoin d'apporter d'énergie pour garder mon mouvement.