électron

[invitee387c736]

Je vous prie par avance d'excuser la mauvaise formulation de mes questions à venir, je penses qu'elles seront très nombreuses.
J'ai arrêté mes études en fin de troisième et à l'aube de mes 40 ans j'ai commencé à me ré-intéresser à la physique et à la chimie.
Les informations et données que je recoupe sont pour la plupart ici du web ou de quelques magazines scientifiques que je suis en mesures de comprendre.

Voici quelques informations que j'ai synthétisé jusqu'à présent: l'électron tourne autour du noyau, dans le cadre d'une molécule les électrons de la "dernière couche" s'associent aux électrons de la dernière couche d'un autre atome(on parle de valence), si j'ai bien compris deux électrons n'en forment plus qu'un seul.
Mes questions sont :
- un électron est constitué de quoi?
- un électron a-t-il une charge électrique ?
- les électrons de deux atomes fusionnent pour former une molécule, que se passent-ils pour "leur charges électriques"?

Merci pour vos informations. J'aurais par la suite d'autres questions à vous poser sur les valences.
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[Infra_Red]

un électron est constitué de quoi?

de quarks

un électron a-t-il une charge électrique ?

une charge négative

les électrons de deux atomes fusionnent pour former une molécule, que se passent-ils pour "leur charges électriques"?

elles restent pareil, enfin je crois

[inviteb836950d]

- un électron est constitué de quoi?

d'électron... l'électron est (pour l'instant) élémentaire (il n'est pas constitué de quark, les neutons et les protons sont constitués de quarks.

- un électron a-t-il une charge électrique ?

oui, charge négative

- les électrons de deux atomes fusionnent pour former une molécule, que se passent-ils pour "leur charges électriques"?

Deux électrons ne fusionnent pas !

on dit qu'ils s' apparient (en gros, quand ils s'apparient ils occupent la même région dans l'espace).

en aucun cas ils ne fusionnent. Les charges ne varient jamais.

[invite5e5dd00d]

de quarks

Non. L'électron est élémentaire. L'électron n'est "composé" de rien. C'est un grain d'énergie.

une charge négative

Oui. Précisions qu'il s'agit de la charge élémentaire, négative.

elles restent pareil, enfin je crois

Oui, la(les) charge(s) est(sont) TOUJOURS conservée(s). Même selon le changement de référentiel, même pendant les réactions chimiques ou nucléaires.
Elles peuvent par contre être transférées. Mais ça dépasse mes connaissances.

[A voir en vidéo sur Futura]

[curieuxdenature]

Voici quelques informations que j'ai synthétisé jusqu'à présent: l'électron tourne autour du noyau, dans le cadre d'une molécule les électrons de la "dernière couche" s'associent aux électrons de la dernière couche d'un autre atome(on parle de valence), si j'ai bien compris deux électrons n'en forment plus qu'un seul.
...
Merci pour vos informations. J'aurais par la suite d'autres questions à vous poser sur les valences.

Bonsoir Boogie-Woogie

il est étonnant que personne n'ait relevé la chose,
1- l'électron ne tourne pas autour du noyau mais il est présent dans une zone bien définie qui ne ressemble en rien à une orbite planétaire.
Dans cette zone, qui n'est pas forcément sphérique, on parle de la position de l'electron comme d'une probabilité de présence.
Et on ne parle plus d'orbite mais d'orbitale.
C'est important de le savoir pour éviter les quiproquo.

2- En vertu du principe d'exclusion de Pauli, les particules comme l'électron (il n'est donc pas le seul à se comporter ainsi) ne peuvent occuper la même orbitale qu'à condition d'être de spin opposés, voilà pourquoi ils peuvent sembler fusionner mais en aucun cas ils n'occupent le même emplacement spacial, ils restent quand même 2 électrons bien qu'ils se partagent la même orbitale.

Donc, en plus de savoir qu'il a une masse, une charge négative, il a aussi 2 états de spin.
Pour en savoir plus :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Nombre_quantique_de_spin

[inviteb836950d]

...
J'ai arrêté mes études en fin de troisième et à l'aube de mes 40 ans j'ai commencé à me ré-intéresser à la physique et à la chimie...

il est étonnant que personne n'ait relevé la chose,
1- l'électron ne tourne pas autour du noyau mais il est présent dans une zone bien définie qui ne ressemble en rien à une orbite planétaire...

Je ne pense pas qu'il soit utile dans ce cas précis d'attaquer par la mécanique quantique...

[curieuxdenature]

Il n'est pas utile de traiter de mécanique quantique pour préciser ce point, il suffit de le savoir. Perso je l'ai su bien avant d'être en mesure de comprendre la MQ, je suis sûr que ça m'a évité de gamberger des théories perso et des extrapolations aussi fausses qu'inutiles.

[invitee387c736]

Merci, pour vos informations qui commencent à bien éclairer ma lanterne. Quand elle sera complètement allumé je vous ferais signe

Besoins de préciser certain points.

Quelle est l'unité de mesure de la charge électrique d'un électron ?
Existe t'il plusieurs système de mesures d'une charge électrique ?
Pourriez vous me donnez une définition ou m'indiquez où je pourrais là trouver?

Merci Curieux de Nature pour tes précisions concernant la position d'un électron autour du noyau. Le terme orbitale m'apparait plus clair et plus évident dans une vision en 3D. Pour le commun des mortels on va parler d' "orbite planétaire" de l'électron ce qui suffit à sa compréhension ; pour le physicien, qui aura étudié la physique quantique, on parlera d'orbitale.

En ce qui concerne la mécanique quantique, j'ai commencé à aborder le sujet en ce qui concernent la position des électrons justement. J'aimerais à l'avenir approfondir cette discipline qui me parait essentiel pour la bonne compréhension de certain phénomène physique.

Questions subsidiaires, que pensez vous de Wikipédia? ce site m'a permis de mettre à jour certaines connaissances.

[invitee387c736]

Un atome ayant "plusieurs couches" d'électrons.
Je sais que la première couche n'a que 2 électrons.
La deuxième couche en a maximum 8.
A mesure on s'éloigne du noyau, et les valences(orbitales où se trouvent deux électrons n'apartenat pas au même noyaux) se font sur la dernière couche.

La charge électique des électrons changent t'elle à mesure qu'on s'éloigne du noyaux?
Dans le cadre d'une valence ou deux électrons de deux atomes différents se trouvent sur la même orbitales, la charge électrique du noyau changent t'elle ?

[curieuxdenature]

L'unité de la charge de l'electron est tout simplement le Coulomb, pour les besoins courant on prend pour valeur 1.602 10^-19 C mais elle est connue avec une précision de 2.5 10^-8 (9 chiffres après la virgule avec une incertitude sur les 2 derniers).

La mesure d'une charge electrique ponctuelle est une opération de physique initiée par Millikan que je ne connais pas précisement mais en tapant "mesure de la charge de l'electron" (avec les guillemets) sous Google tu en sauras autant que moi.
Je sais aussi qu'on peut la déduire à partir du courant consommé dans une electrolyse mais on tourne en rond parce que cela sous-entend que l'on connaisse avec précision la valeur de la constante de Faraday (ou le nombre d'Avogadro) et avec la même précision la masse du métal déposé, l'intensité du courant, le temps passé, sans oublier la pression atmosphérique et le température.
Cela permet de confirmer la chose sans apporter de mesure absolue.

Pour le fun j'ai trouvé ça
http://millikan.blog4ever.com/blog/article-118251.html

Pour en venir à Wiki c'est une source d'infos qui peut être corrigé à chaque instant par n'importe qui, donc prudence, comme avec n'importe quelle source d'ailleurs.

[curieuxdenature]

Un atome ayant "plusieurs couches" d'électrons.
Je sais que la première couche n'a que 2 électrons.
La deuxième couche en a maximum 8.
A mesure on s'éloigne du noyau, et les valences(orbitales où se trouvent deux électrons n'apartenat pas au même noyaux) se font sur la dernière couche.

La charge électique des électrons changent t'elle à mesure qu'on s'éloigne du noyaux?
Dans le cadre d'une valence ou deux électrons de deux atomes différents se trouvent sur la même orbitales, la charge électrique du noyau changent t'elle ?

Pour précision la 2eme couche se divise en 2 sous-couches, 2 + 6.

La charge de l'electron ne change pas, c'est une de ses caratéristiques, c'est une constante qui ne varie pas même avec la vitesse.

Par contre, vue du noyau, les charges sont "écrantées" par les "couches" successives. Contrairement à la masse dont les effets s'additionnent (la marée est plus haute quand le soleil est dans le bon alignement) les charges électriques peuvent s'occulter réciproquement.

[invitee387c736]

Autres questions

L'électron étant de charge négative, le noyau étant de charge positive
- ils devraient s'attirer ?
- vu le nombre de "couche" d'électrons autour du noyau ou sur la même orbitales, c'est cette raison qui fais qu'ils se repoussent sans cesse?
- y a t'il une loi qui régisse dans ce cas la force de répulsion ou d'attraction d'une charge positive et d'une charge négative? cela me fait penser aux aimants
- quelle est la distance séparant les électrons de la première couche et le noyauou comment se calcule t'elle ?
- quelle est la distance séparant les électrons se trouvant sur la même orbitales ou comment se calcule t'elle ?
- quelle est la distance entre deux "couches" d'électrons ?

Mecri de faire avancer le schmilbkikc

[invite5e5dd00d]

L'électron étant de charge négative, le noyau étant de charge positive
- ils devraient s'attirer ?

Effectivement. Ils le font.

- vu le nombre de "couche" d'électrons autour du noyau ou sur la même orbitales, c'est cette raison qui fais qu'ils se repoussent sans cesse?

Une des raisons qui fait que les électrons se repoussent est le fait qu'ils aient des charges simillaires, oui.

- y a t'il une loi qui régisse dans ce cas la force de répulsion ou d'attraction d'une charge positive et d'une charge négative? cela me fait penser aux aimants

D'un point de vue classique, c'est la force électromagnétique (qui gère aussi la force magnétique, d'où sont nom). Cherche à Force de Lorentz.

- quelle est la distance séparant les électrons de la première couche et le noyauou comment se calcule t'elle ?

La physique moderne démontre que ces distances ne se calculent pas précisément et restent dans une fourchette de solutions possibles (ou sont floues). Ces distances ne se calculent pas en physique moderne. Mais si tu regardent du côté de l'atome de Bohr, tu devrais trouver une réponse au moins pour la moyenne de distance sur la première orbitale.

- quelle est la distance séparant les électrons se trouvant sur la même orbitales ou comment se calcule t'elle ?

Idem. Cela suit le principe d'exclusion de Pauli, et surement aussi le principe d'incertitude de Heisenberg : on ne peut calculer cette distance précisément.

- quelle est la distance entre deux "couches" d'électrons ?

Idem. Elles varient. On peut calculer les distances moyennes à l'aide de la mécanique quantique.

[curieuxdenature]

Salut Boogie-Woogie

la réponse à ces question se font par la MQ, mais bon puisque tu n'es pas un tout jeune je pense qu'un simple exemple va te montrer toute la complexité de la démarche et le nombre d'années d'étude pour la maitriser.

L'exemple qui suit va, soit provoquer en toi un appétit vorace, soit te dégouter pour le compte, c'est un risque mais vise tout de même la beauté de la MQ :

Orbitales de l'élément O-8
Cte de Rydberg = 13.605 eV

couche 1s : 2
électron 1; Zeffectif = 8; énergie 870,720 eV
Rayon Ionique = 0,00661472 nm
électron 2; Zeffectif = 7,690 : 738,374 eV
Rayon Ionique = 0,00661472 nm
Énergie Locale (1s) = 1609,094 eV

couche 2p : 4
energie s1 = Rydberg * 6,300^2 / 2^2 = 134,996 eV
Ecouche = Rydberg * 4,550^2) / 2^2 = 70,414 eV
Énergie Locale (p+s) = 70,414 x 6 = 422,486 eV

Rayon Ionique de la couche = 0,0465211 nm
électron 4; Zeffectif = 4,900 : 422,486 - 408,320 = 14,166 eV
Rayon Ionique = 0,0431981 nm
électron 3; Zeffectif = 5,250 : 408,320 - 374,988 = 33,332 eV
Rayon Ionique = 0,0403183 nm
électron 2; Zeffectif = 5,600 : 374,988 - 319,990 = 54,998 eV
Rayon Ionique = 0,0377984 nm
électron 1; Zeffectif = 5,600 : 106,663 eV
Rayon Ionique = 0,0377984 nm

Sous-Total = 209,159 reste:213,327 pour la couche s
Dont 78,331 pour la couche s2
Énergie globale = 2031,580 eV

couche 2s : 2
Rayon Ionique de la couche = 0,0355749 nm
électron 1; Zeffectif = 6,300 : 134,996 eV
Rayon Ionique = 0,0335986 nm
électron 2; Zeffectif = 6,65 : 78,331 eV
Rayon Ionique = 0,0335986 nm
Énergie locale = 213,327 eV
Énergie globale = 2031,580 eV

Énergie globale de l'atome neutre 8 = 2031,580 eV
Rayon Ionique de l'atome = 0,0465211 nm

Energies connues mesurées : (eV)
871,407083335881
739,283370850263

138,119442613711
113,898143893999

77,4128046201428
54,9359161646646
35,1175665772196
13,6181324145339

Energies calculées : (eV)
870,720
738,374
..
134,996
78,331
..
106,663
54,998
33,332
14,166

ne te laisse pas impressionner par le nombre de chiffres après la virgule, c'est du copié-collé d'un programme de mon crû.
Comme on le dit dans un autre fil, la MQ propose des distances et des énergies avec un indice de confiance de 95%. Le reste est de l'impondérable qui caractérise les événements du très petit.

A la fin du tableau tu as les énergies calculées grâce à la théorie quantique et celles qui sont mesurées. Y a pas photo.
Mais il faut tout de même ajouter que la méthode ne fonctionne pas parfaitement pour tous les atomes du tableau de Mendel, et pour les molécules, c'est un casse-tête chinois phénoménale pour le novice qui veut plonger son regard dans le secret des dieux.

[invitee387c736]

L'exemple qui suit va, soit provoquer en toi un appétit vorace, soit te dégouter pour le compte, c'est un risque mais vise tout de même la beauté de la MQ :

Je te confirme mon cher Curieux de nature que l'exemple que tu donnes me parait suffisamment parlant et provoque en moi un appétit vorace et me donne vraiment l'envie de comprendre plus.

Boogie-Woogie

[invite13a9b629]

Millikan a mesuré la charge de l'électron directement en observant les variations de vitesse d'une goutte d'huile microscopique vaporisée entre les plaques d'un condensateur plan dont il faisait varier la tension continue appliquée. Il observait la même goutte pendant une journée et il en faisait varier la charge. Il a obtenu ainsi en 1909 une valeur correcte après des observations difficiles et contreversées.

Actuellement les gens les plus sérieux, à mon avis, sur le sujet sont ceux de XPLORA et l'un d'entre eux a publié ses résultats, qui méritent le détour, dans : http://millikan.edu.hel.fi/eng/index.htm

Dans le site http://Millikan.blog4ever.com/blog/index-118251.html l'auteur examine la même question avec des moyens modernes : caméra vidéo et les logiciels des jeux vidéo de DirectX9. Ceci impose d'utiliser C++, ce qui n'est pas difficile, et de lire la documentation de DirectX, ce qui est passionnant.

Le filtre Grabber de DirectShow permet d'analyser les images en temps réel et donc de mesurer avec une précision accrue les distances et les temps. En une heure, il est possible de faire 50 mesures de qualité. Les résultats sont analysés par la méthode de la moyenne glissante et sont probants.
Ce travail est à reprendre. Il est du niveau des lycéens en première ou terminale.

[curieuxdenature]

Je te confirme mon cher Curieux de nature que l'exemple que tu donnes me parait suffisamment parlant et provoque en moi un appétit vorace et me donne vraiment l'envie de comprendre plus.

Boogie-Woogie

Bonjour Boogie-Woogie

il y avait une chance sur deux que ça marche, donc pari gagné.
Comme pour la maitrise de ton métier cela passera par l'apprentissage, pour certains c'est une contrainte, pour d'autres une passion, mais ça ne laisse jamais indifférent les curieux de nature.