structure electronique de l'atome

[hterrolle]

comment pouvoir dire cela puisque la propa de presence n'est pas nul entre deux orbitale !

voila pour les données :

Dans l'ordre, les raies de Lyman,Balmer,paschen,Bracket,P fund et la derniere dont je ne connais pas le nom.
le v indique des dizaines de nm(?),
le A des Angstroms(dizièmes de nm).(926.226V = 92.6226nm;123685A =12368.5nm.) pour la longueur d'onde de la raie.
les 2 premiers nombres sont ceux de l'atome et de l'electron en cause.
le 3eme indique l'intensité lumineuse de la raie.
le 6eme c'est le symbole de l'element.
Les longueurs d'onde peuvent se calculer en eV,92.6226nm = 133,860eV 12368,5nm = 0,1002eV le rapport entre les 2 valeurs est la constante qu'on appelle longueur d'onde de Broglie associée à 1eV,1,239,838nm

1 1 15 926.226 V H I 1 1
1 1 20 930.748 V H I 1 1
1 1 30 937.803 V H I 1 1
1 1 50 949.743 V H I 1 1
1 1 100 972.537 V H I 1 1
1 1 300 1025.722 V H I 1 1
1 1 1000 1215.668 V H I 1 1
1 1 500 1215.674 V H I 1 1
1 1 5 3835.384 A H I 1 1
1 1 6 3889.049 A H I 1 1
1 1 8 3970.072 A H I 1 1
1 1 15 4101.740 A H I 1 1
1 1 30 4340.470 A H I 1 1
1 1 80 4861.330 A H I 1 1
1 1 120 6562.720 A H I 1 1
1 1 180 6562.852 A H I 1 1
1 1 5 9545.970 A H I 1 1
1 1 7 10049.400 A H I 1 1
1 1 12 10938.100 A H I 1 1
1 1 20 12818.100 A H I 1 1
1 1 40 18751.000 A H I 1 1
1 1 5 21655.301 A H I 1 1
1 1 8 26251.500 A H I 1 1
1 1 15 40511.602 A H I 1 1
1 1 4 46525.102 A H I 1 1
1 1 6 74578.000 A H I 1 1
1 1 3 123685.000 A H I 1 1
-----

[mach3]

D'ailleurs si ont regarde bien le cataogue des longeurs d'onde emissent par l'hydrogene. Ces EM sont bien superieur en nombres que le nombres des orbitales.

c'est normal! Prenons un cas simple. Si on a 2 orbitales, il n'y a qu'une transition possible. Si il y en à 3 on a 3 transition (de 1 à 2, 1 à 3 et 2 à 3), si il y en a 4, on a 6 transitions possibles,etc. Le nombre de transitions possibles augmente bien plus vite que le nombre d'orbitales.

est qu'il existe des modele quantique representant la propabilité de presence des electrons en fonction de leur energie, c'est a dire en prenant compte de l'augmentation ou diminution de la temperature ?

la fonction d'onde de l'orbitale est indépendante des paramètres physique macroscopiques comme la température.

La température est en fait définie par le taux d'occupation des orbitales par les éléctrons, cela en considérant un grand nombre d'atome :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Statist...well-Boltzmann
http://fr.wikipedia.org/wiki/Statistique_de_Fermi-Dirac
ces deux liens sont un peu compliqués, j'essaierai de trouver mieux. Les formules donnent en fonction de la température la répartition des éléments d'un système sur les différents niveau d'énergie accessibles. Il faut par contre faire attention, c'est en fait la répartition qui est la cause de la température et non le contraire.

La température se défini en fait a posteriori, comme mesure de la répartition statistique des constituants d'un système entre différents niveaux d'energie (qui eux sont fixes, indépendants de la température).

m@ch3

[invitea774bcd7]

OK. Tu me listes une trentaine de raies alors qu'il y a une infinité d'orbitales dans l'hydrogène.
Ensuite tu dis qu'il y a plus de raies que d'orbitales ?

Ça n'existe pas une « probabilité de présence entre deux orbitales » . Un probabilité de présence, c'est pour une seule orbitale.
Pour passer d'une orbitale à une autre, c'est plus une probabilité de transition.

[mach3]

comment pouvoir dire cela puisque la propa de presence n'est pas nul entre deux orbitale !

c'est là le détail que tu n'a pas intégré, toutes les orbitales d'un atomes se recouvrent mutuellement. Il n'y a pas une zone de l'espace où c'est cette orbitale là et une frontière à partir de laquelle c'est une autre.
Prenons un électron au hasard, ce n'est pas sa position (déterminée par une mesure par exemple) qui nous permettra de savoir dans quelle orbitale il est. En effet la probabilité de présence de l'électron à cette position est non nulle pour chaque orbitale (sauf cas exceptionnelle ou la position serait pile sur un plan nodal, mais on peut négliger cette possibilité). Ce qui permettra de savoir à quelle orbitale il appartient, c'est la mesure de son énergie (par exemple on envoie un photon exactement de l'énergie d'une orbitale sur un atome, si un électron est éjecté c'est qu'il était dans cette orbitale).

m@ch3

[hterrolle]

Ok, j'ai pris l'hydrogene pour faire simple mais dés que l'ont passe a l'heluim le nombre de raie depasse la centaines pour 2 electrons.

guerom00 :OK. Tu me listes une trentaine de raies alors qu'il y a une infinité d'orbitales dans l'hydrogène.

Donc il y a une infinité d'orbitales ?

Mach3 :Ce qui permettra de savoir à quelle orbitale il appartient, c'est la mesure de son énergie (par exemple on envoie un photon exactement de l'énergie d'une orbitale sur un atome, si un électron est éjecté c'est qu'il était dans cette orbitale).

Donc les electrons peuvent ne pas se trouver sur une orbitale ?

Il semblerait que vous ne soyez pas non plus d'accord sur la structure electronique ?

[invitea774bcd7]

Donc il y a une infinité d'orbitales ?

Oui. Le champ Coulombien admet une infinité d'état liés

[mach3]

Il semblerait que vous ne soyez pas non plus d'accord sur la structure electronique ?

si, nous sommes d'accord

Une orbitale est définie par trois nombre quantique : n, l et m

n peut prendre les valeurs 1,2,3,....,n,n+1n,...
l est un entier compris entre 0 et n-1
m est un entier relatif compris entre -l et +l

Il y a donc une infinité d'orbitale, chacune ayant un triplet n,l,m qui la défini.

Il y a la place pour deux électrons dans une orbitale donnée (un de spin 1/2 et l'autre de spin -1/2)

chaque orbitale correspond à un niveau d'énergie. Pour passer d'une orbitale à l'autre (donc d'un niveau d'énergie à l'autre) un électron doit recevoir ou émettre exactement une certaine quantité d'énergie, qui est la différence d'énergie entre l'orbitale d'arrivée et l'orbitale de départ. On appelle cela une transition électronique.

Chaque orbitale (n,l,m) correspond à la fonction d'onde d'un électron qui s'y trouve. On a une répartition de probabilité de présence de l'électron selon l'orbitale dans laquelle il se trouve. Sachant que cette probabilité est non nulle en tout point de l'espace (sauf dans les rares endroits ou la fonction s'annule, plan nodaux par exemple) deux électrons de deux orbitales différentes peuvent se situer au même point. Ce qui différenciera ces deux électrons n'est pas leur position mais leur énergie (définie par l'orbitale qu'ils occupent).

Donc les electrons peuvent ne pas se trouver sur une orbitale ?

Un électron qui n'est pas sur une orbitale est un électron libre, non lié à un atome.

Si un électron est dans une orbitale de niveau d'énergie -20eV (par exemple) et qu'il absorbe un photon d'énergie supérieure ou égale à 20eV, il n'est plus lié à l'atome. L'énergie en excédant (énergie du photon - 20eV) sera l'énergie cinétique de l'électron (qui est alors éjecté, c'est l'effet photoélectrique http://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_photo%C3%A9lectrique).

Donc résumé : soit l'électron est lié à l'atome et se trouve alors sur une des orbitales, soit il n'est pas lié et n'est sur aucune orbitale.

m@ch3

[hterrolle]

merci mach3,

tu vois je viens d'apprendre quelque chose. Merci encore.

Donc 2 electron par orbitale et une infinité d'orbitales. est que la notion de couche (tableau de mendelief) reste toujours la même. A savoir que pour les element de 3 a 10 il y a donc 4 orbitales compose chacune de deux electrons.

[invitea774bcd7]

A savoir que pour les element de 3 a 10 il y a donc 4 orbitales compose chacune de deux electrons.

OK, je comprends (enfin, je crois ) Tu parles là des orbitales occupées dans l'état fondamental.
Pour chaque atome, il y a une infinité d'orbitales non-occupées que tu peuples dans les états électroniques excités

[hterrolle]

Salut guerom00,

Pour chaque atome, il y a une infinité d'orbitales non-occupées que tu peuples dans les états électroniques excités

Si tu entends par la que ma notion de gonflement se materialise par l'occupation de cette infinité orbitale possible. OUI.

[invitea01d101a]

[...]

Il y a donc une infinité d'orbitale, chacune ayant un triplet n,l,m qui la défini.

[...]

m@ch3

hihihi... à condition de ne pas s'occuper de l'aspect relativiste de la chose... arrive à un moment où l'on ne peut plus considérer d'orbitales...

La bonne fée relativiste limite le nombre d'atomes neutres stables... Sans rentrer dans les détails techniques, disons que si l'on prend un atome genre Z=150, eh ben, les électrons des couches externes ne pourraient se retrouver liées à l'atome que si leur "vitesse" dépasserait c, cf l'intensité de l'énergie coulombienne (entre autres) entre un tel électron et le noyau, qui est proportionnelle à Z^2... et dont "l'ordre de grandeur" est au moins comparable en première approximation avec l'énergie cinétique de l'électron, dont la valeur en ordre de grandeur correspond à un déplacement supraluminique... Reductio ad absurdum, quod erat demonstrandum (je sais, je sais, pas très rigoureux, pas du tout même, mais ça reste une "image" permettant d'appréhender la physique des gros atomes )

Cordialement,

[mach3]

et dont "l'ordre de grandeur" est au moins comparable en première approximation avec l'énergie cinétique de l'électron, dont la valeur en ordre de grandeur correspond à un déplacement supraluminique... Reductio ad absurdum, quod erat demonstrandum (je sais, je sais, pas très rigoureux, pas du tout même, mais ça reste une "image" permettant d'appréhender la physique des gros atomes )

ba oui m'enfin, en MQ relativiste, ils dépassent pas c

par contre j'avais lu que l'ordre de remplissage était grandement affecté par l'apparition d'électron relativistes dans les atomes lourds.

Si tu entends par la que ma notion de gonflement se materialise par l'occupation de cette infinité orbitale possible. OUI.

Je pensais que c'est cela que tu entendais depuis le début. A savoir qu'un atome dans l'état excité peut-être plus "gros" si une orbitale plus élevée en énergie, avec des zones de proba située plus loin du noyau est occupée.

m@ch3

[hterrolle]

Salut Mach3 et merci pour ton intervention WeinbergJr (Je n'avais pas encore penser a se detail, interesting)

on a fini par se comprendre mach3. Bon alors cette analogie avec un possible gonflement (augmentation du volume de l'atome, en fait c'est le nuage electronique qui augmente de volume) c'est envisageable.

je voulais connaitre votre avis avant de me lancer dans la programation

[mach3]

Bon alors cette analogie avec un possible gonflement (augmentation du volume de l'atome, en fait c'est le nuage electronique qui augmente de volume) c'est envisageable.

envisageable oui, mais pas pour expliquer la dilatation d'un solide si c'est la où tu veux en venir. Un atome excité au milieu d'un métal, c'est comme une goutte d'encre dans verre d'eau, ça ne demande qu'à s'homogénéiser (second principe de la thermo).

m@ch3

[hterrolle]

envisageable oui, mais pas pour expliquer la dilatation d'un solide si c'est la où tu veux en venir.

Oui, c'est là ou j'essaye d'en venir

Toi tu vois la dilatation comme la vibration des atome. Ok c'est le modele standard. Je que j'essaye c'est de pousser un peut plus loin cette represebtation. Pour que cette atome puisse bouger il faut bien qu'il y ais une impulsion qui provienne de quelque part. Pour moi cette impulsion de mouvement ne semble pouvoir provenir que d'un deplacement dont l'origine est l'electron.

Pour moi c'est le mouvement de l'electron qui créer une sorte d'implusion dipolaire. Je m'explique :

si l'electron se raproche du noyau cela va créer un mommant dipolaire vis a vis des autre atome qui l'entoure. Ce moment dipolaire devrait induire un mouvement inverse pour l'electron de l'atome voisin. Si ont augmente l'energie des electron il vont se mettre en mouvement. Mais il y a un momment ou dans un reseau ces multiple mouvement doivent s'harmoniser ou s'homogénéiser surtout dans un solide.

Il est clair que dans un gaz l'harmonisation n'est plus possible et que c'est plutot un phenomene (un mouvement chaotique).

[invitea774bcd7]

Toi tu vois la dilatation comme la vibration des atome. Ok c'est le modele standard.

C'est la réalité surtout…

[mach3]

Pour moi c'est le mouvement de l'electron qui créer une sorte d'implusion dipolaire. Je m'explique :

si l'electron se raproche du noyau cela va créer un mommant dipolaire vis a vis des autre atome qui l'entoure.

ça s'appelle un interactions dipole induit-dipole induit, c'est connu est très faible devant l'énergie de liaison métallique. C'est pas ça qui fera bouger un atome, par contre ça fait qu'il peuvent rester légèrement collés alors qu'a priori deux objets globalement neutre ne peuvent s'attirer (cohésion dans les liquides de composés sans moment dipolaire comme le benzene, par exemple).

Si ont augmente l'energie des electron il vont se mettre en mouvement. Mais il y a un momment ou dans un reseau ces multiple mouvement doivent s'harmoniser ou s'homogénéiser surtout dans un solide.

Ca s'appelle les modes électronique : les fameuses bandes. On tourne en rond

Toi tu vois la dilatation comme la vibration des atome.

En fait tout les physiciens des matériaux voient cela ainsi, et il y a une bonne raison à cela, c'est que cette description marche très bien. Si tu arrives à faire de meilleures prédictions sur les coef de dilatation thermique, la conductivité thermique et électriques, etc... avec un nouveau modèle, alors je te souhaite bon courage Passe un DEA matériaux (ou lit et comprends les cours) pour commencer, c'est pas un problème qui s'appréhende par le bout de la lorgnette.

m@ch3

[hterrolle]

Je ne pense pas que l'on tourne en rond, a vrai dire, ont essaye d'expliquer des phenoménes par des mots. Il me semble que se soit notre seul possibilitéé de comprehension.

Mais si il n'y a reéllement que des deplacement d'atome est non des gonflement est degonflement. Cela voudrais dire que les liaison atomique sont statique, donc que les electrons de liaison sont fixe. Les atomes sont donc collé ou scelle les uns autres. Donc la notion de nuage, a la shrodinger, n'as pas vraiment lieu d'être. est que les liasons atomique sont des liaison dipolaire.

la conduction ne serait donc du qu'a la faiblesse des liaisons atomique.

[mach3]

Commence par lire ceci, ça m'a l'air assez bien fait, tu vas y comprendre beaucoup de choses je pense :

http://perso.orange.fr/michel.hubin/...de/chap_s1.htm

surtout les chapitres 2 et 3 :

http://perso.orange.fr/michel.hubin/...e/chap_s11.htm

http://perso.orange.fr/michel.hubin/...e/chap_s12.htm

m@ch3

[mach3]

mince ce document n'est pas exempt d'énormité en fait il parle d'un diamètre pour l'électron et suggère que la force forte diminue avec la distance dans le premier chapître, sans parler d'un préambule dont on pourrait bien se passer... Je vais bien tout lire, les chapitres 2 et 3 avait l'air bien pourtant...

m@ch3

[hterrolle]

Merci Mach3 c'est tres interresant,

D'ailleurs je crois avoir compris que nous ne sommes pas en déaccord mais qu'en fait il y a deux phenoméne.

1) la vibrations des noyaux.
2) le remplissage des bandes d'energie.

Dans les deux cas la temperture y joue un role majeur. Il est donc envisageable de concevoir que la temperature influence a la fois la vibration des noyaux tout autant qu'il influence la taille du nuage electroniques (remplissage des bandes d'energie = goflement du nuage electronique).

Si ont est daccord la dessus je pense que je n'ais plus qu'a m'interresser a la comprehension des differente bandes (valence, conduction, interdite, permises).

[invitea774bcd7]

Non. Je t'ai expliqué dans mon message plus haut qu'avec des températures raisonnables, il n'y a aucun moyen d'induire des excitations électroniques. Pas assez d'énergie…

[hterrolle]

salut,

je ne sais pas se que cela vaut mais voila se qu'on peut lire sur le lien que mach3 a donné :
http://perso.orange.fr/michel.hubin/...e/chap_s12.htm

"Pour connaitre le remplissage des niveaux il nous faut une autre information et ce sont les physiciens Fermi et Dirac qui vont nous aider en nous fournissant la probabilité d'occupation d'un niveau d'énergie en fonction de l'énergie de ce niveau et de la température"

qu'est ce que tu appel des temperatures raisonable ?

[hterrolle]

d'ailleurs se que je n'arrive pas a comprendre c'est comment les noyaux peuvent vibrer. Qu'elle mecanisme entre en jeux ?

[invitea774bcd7]

Température ambiante.
C'est vrai que dans les solides, il n'y a plus de niveaux d'énergies mais des bandes. Mais ça devient également difficile de parler d'orbitales…

[hterrolle]

Je suis d'accord avec toi sur le dernier post. Il y a eu tellement de description de cette couche electronique qu'il est dur de sortir des modeles que l'on a imprimer dans mos neuronnes. Ces d'ailleur pourquoi j'ai utilisé structure dans l'intitulé du post. Et c'est aussi pour cela que parfois ont a l'impressin de tourner en rond. MAis on a quand même fait un sacré chemin depuis le modele de Bhor

d'aillerus est qu'il te serait possible de repondre a :

comment les noyaux peuvent vibrer. Qu'elle mecanisme entre en jeux ?

[mach3]

Non. Je t'ai expliqué dans mon message plus haut qu'avec des températures raisonnables, il n'y a aucun moyen d'induire des excitations électroniques. Pas assez d'énergie…

ça fait déjà 4 ou 5 fois depuis le début du fil qu'on lui dit, ça va venir, c'est juste qu'il est très tétu

qu'est ce que tu appel des temperatures raisonable ?

je dirais inférieures au milliers de degré, mais il faudrait faire un calcul.

Peu importe. Je pense qu'il faut qu'on parle des recouvrements d'orbitales pour enfoncer le clou...

Les orbitales atomiques ne sont valides que pour l'atome libre (c'est à dire l'atome situé loin de tout champ EM). Lorsque les atomes sont au contact, il faut considérer que leurs orbitales se perturbent voire se recouvrent. Les orbitales que l'on trouve pour l'atome libre, ne sont plus valide, parce qu'on a fait l'hypothèse qu'il n'y avait qu'un seul noyau chargé positivement pour les calculer. Il faut tout recalculer depuis le début quand on a deux noyaux, 3 noyaux, n noyaux... On obtient alors des orbitales perturbées à la place des orbitales "de coeur" (n petit) et des orbitales qui se recouvrent à la place des orbitales "périphérique" (n grand). Les niveaux d'énergie associés se décalent ou se combinent entre eux. Prenons des exemples simples.

d'abord 2 atomes identiques, avec pour simplifier seulement une orbitale chacun : Si on les mets en interactions, ils vont se lier et les deux orbitales atomiques vont être remplacées par 2 orbitales moléculaires
une ++ et une +- (une symétrique et sans noeud, une autre antisymétrique présentant un noeud). Les deux orbitales de départ avait une énergie identique, et on se retrouve maintenant avec deux orbitales d'énergie différentes

Si on en prend 4 maintenant, il y aura 4 orbitales moléculaires générées par les 4 orbitales atomiques.

++++
++--
+--+
+-+-
(les signes + et - sont le signe de la phase de la fonction d'onde au niveau chaque atome)
ces orbitales sont étendues sur les 4 atomes, elles ne sont plus associées à aucun d'entre eux spécifiquement. Les orbitales atomiques d'origine n'existent plus

Maintenant si je prends le cas réel d'un métal. Si je prend n atomes, avec n très grand, ayant chacun m orbitales atomiques quand ils sont libre (avec m tendant vers l'infini), dans le solide on aura n noyau entourés baignés dans n x m orbitales entendues sur l'ensemble du solide. Leur nombre est tellement grand et elles sont tellement resserées en énergie quand peux considérer qu'on passe continument d'une orbitale à l'autre en augmentant l'energie. Ces ensembles d'orbitales sont les bandes. Le concept d'orbitale atomique ne tient plus dans le solide (seules peut-être reste des orbitales atomiques de coeur, qui confinées n'interagissent que peu entre elles, Pour bouger les electrons de ces orbitales profondes ça sera une autre paire de manche que de chauffer un peu : il faut des photons UV lointain, voir des X)

Donc en chauffant des électrons vont monter un peu dans les bandes, il n'y aura pas de transition électronique au sens de l'atome libre, vu que les orbitales atomiques n'existent plus

m@ch3

[mach3]

comment les noyaux peuvent vibrer. Qu'elle mecanisme entre en jeux ?

Parce que tout comme les électrons, ils ne peuvent rester immobiles (si immobiles, alors position et quantité de mouvement parfaitement déterminées, ce qui est incompatible avec l'indétermination de Heisenberg).

Ca c'est la situation de base à 0K : ils vibrent car ils ne peuvent être immobiles. Ensuite plus il fait chaud, plus ils accumulent d'énergie cinétique (via les collisions avec les autres noyaux) plus ils vibrent fort.

m@ch3

[hterrolle]

Merci Mach3,

Je pense qu'avant de continuer je vais m'interesser aux bandes dans un premier temps. Ensuite je reviendrais sur le sujet.

en tout cas merci a tout ceux qui ont eu la patience de participer a cette discussion. Je pense qu'elle a eu au moins l'avantage de redefinir la notion d'atome libre et celle de l'atome lié. Dans le second cas la notion d'orbitale ou de nuage n'est plus du tout celle d'un atome isolé. il reste quand même qu'elleque interrogation mais il semblerait que se soit la notion de bande qui puisse y repondre. Doc je me mais au boulot est a bientot.

[hterrolle]

J'ai oublié,

si par hasard vont avez des site interessant concernan les bandes. Merci de bien vouloir poster les liens.

a+