electrons et protons

[fbault]

bonjour,
pourquoi l'électron chargé négativement n'est il pas irrémédiablement attiré vers un noyau de proton chargé positivement ?
y a t' il une force qui contrecarre cette attirance ?
merci
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[obi76]

C'est la quantification de l'énergie qui l'en empèche

cf ici => http://fr.wikipedia.org/wiki/Mod%C3%A8le_de_Bohr

L'électron ne peut pas se rapprocher du proton de manière continue.

Cdlt,

[gatsu]

bonjour,
pourquoi l'électron chargé négativement n'est il pas irrémédiablement attiré vers un noyau de proton chargé positivement ?
y a t' il une force qui contrecarre cette attirance ?
merci

Salut,

Il faut tout d'abord souligner que le fait que l'électron soit attiré par le proton n'est pas contradictoire (si on oublie le rayonnement) avec le fait que l'électron ne s'éfondre pas sur le proton. Il suffit de noter que la lune est également attirée par la Terre en permanence et que -les choses sont bien faites- elle ne nous tombe heureusement pas dessus. La raison est tout simplement qu'elle avait une "vitesse initiale" non dirigée vers le centre de la Terre au départ.

En réalité les systèmes chargés sont un peu plus embetants que les systèmes gravitationnels et le raisonnement que je propose plus haut n'est valable que grace à un principe de mécanique quantique appelé "incertitude d'Heisenberg" mais grosso modo c'est ça l'idée.

[curieuxdenature]

bonjour,
pourquoi l'électron chargé négativement n'est il pas irrémédiablement attiré vers un noyau de proton chargé positivement ?
y a t' il une force qui contrecarre cette attirance ?
merci

Bonjour fbault

c'est une question fréquemment posée... depuis près d'un siècle.
Après avoir éliminé l'analogie avec les planètes on est arrivé à la mécanique quantique qui propose un modèle plus correct.
Avec cette dernière il n'y a pas d'équivalent satisfaisant qui peut servir de point de repère, mais en gros on se satisfait d'une 'chute' constante vers le noyau sans interaction avec lui, il le dépasse et son énergie cinétique redevient de l'énergie potentielle, alors il 'retombe', c'est une sorte de mouvement perpétuel qui ne lui coute rien en énergie.
Je prècise que ce n'est qu'une grossière analogie, il ne faut pas voir le noyau comme un gruyère qui laisse passer les électrons par ses trous.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invité576543]

Comme l'indique (très indirectement ) Gatsu, si on arrête de voir l'électron comme une "masse ponctuelle chargée", la question se pose bien différemment. La vision n'est plus (pour l'hydrogène) celle d'une masse ponctuelle tournant autour d'une autre masse, mais celle de deux "nuages", celui de l'électron étant centré sur le centre de celui du proton.

La question n'est plus s'il "tombe", mais pourquoi il n'est pas absorbé pour faire un neutron. Réponse possible: pas assez d'énergie pour cela (et l'énergie se conserve).

Cordialement,

[fbault]

C'est la quantification de l'énergie qui l'en empèche

cf ici => http://fr.wikipedia.org/wiki/Mod%C3%A8le_de_Bohr

L'électron ne peut pas se rapprocher du proton de manière continue.

Cdlt,

je suis très faible en mathématiques malheureusement, merci du lien mais je crois bien que je n'ai pas compris grand chose, en quoi la quantification de l'energie empêche elle l'absorption de l'electron par le proton ?

[gatsu]

je suis très faible en mathématiques malheureusement, merci du lien mais je crois bien que je n'ai pas compris grand chose, en quoi la quantification de l'energie empêche elle l'absorption de l'electron par le proton ?

Il ne faut pas se focaliser sur cet aspect là. La quantification a un role anecdotique pour expliquer la stabilité d'un atome. Ce qui est important c'est que l'energie soit bornée inférieurement c'est à dire, en pratique, que l'électron ne s'effondre pas sur le proton. Curieuxdenature et moi même avons donné la raison physique pour laquelle le phénomène que tu décris ne se produit pas et Michel a présenté une problématique plus délicate (capture éléctronique) mais qui implique un changement de la nature des composants du système qui nécessite éventuellement de rappeler pourquoi une réaction en générale peut se faire spontanément ou pas etc...

Cela va dépendre de ce que tu souhaite vraiment savoir en fait...

[curieuxdenature]

Bonjour

c'est vrai qu'il n'y a pas de réponse unique à cette question, c'est un ensemble de conditions qui font qu'à notre échelle, dans le domaine de température et de pression adéquate l'électron ne fusionne pas avec le proton dans le noyau.

Dans une étoile à neutrons par contre, les conditions sont remplies pour qu'ils fusionnent.

Pour la quantification, fbault, c'est comme les étapes qui se font par paliers sans états intermédiaires, un peu comme tu dois faire un effort minimum pour monter une marche d'escalier(si tu ne le fais pas, tu restes sur la marche inférieure.)
L'électron ne se lie au proton qu'à condition qu'il ait sauté une grosse marche, et ça peut faire un neutron, entre autres.

[fbault]

Pour la quantification, fbault, c'est comme les étapes qui se font par paliers sans états intermédiaires, un peu comme tu dois faire un effort minimum pour monter une marche d'escalier(si tu ne le fais pas, tu restes sur la marche inférieure.)

bonjour,
merci pour toutes ces réponses,
je suppose que lorsque tu parle de marche tu sous entends couche électronique ?
donc si je comprends bien, pour accéder par palier à une couche plus proche du noyau, l'électron doit avoir un gain d' énergie. Peut être devrait je plutôt dire que c'est le gain d'énergie qui fait franchir à l'électron un palier.
si l'on considère la masse de l'électron comme constante, est ce dire que sa vitesse doit augmenter pour franchir un palier ? Il me semble en effet que la masse doit rester constante, je vois mal comment la quantité de matière contenu dans l'électron pourrait augmentée.

[fbault]

message supplémentaire, il ya une discussion sur ce forum au sujet d'une hypothétque variations de masse des particules.
Le franchissement de paliers suppose t'il donc un gain d'énergie?
si oui, cela veut il dire qu' hypothétiquement la masse de l'électron varie ou sa vitesse se modifie ou bien les deux en même temps ? et il se retrouve alors sur une couche inférieure.

[curieuxdenature]

Bonjour fbault

je ne voulais pas dire ça comme ça, les couches électroniques s'organisent en rapport avec la quantité de protons dans le noyau, plus ce nombre est important (plus le noyau est lourd) et plus l'énergie de l'électron sur la 'couche' la plus interne est grande.

Mais je ne parlais pas de ces marches là, à ce stade l'électron n'a jamais plus que quelques keV, c'est encore très insuffisant pour qu'il acquiert l'énergie qui le fera fusionner au proton.

Malgré tout il est tout à fait envisageable d'extrapoler ce qui se passerait dans un atome superlourd, l'électron pourrait être animé de vitesses relativistes mais là on se retrouve avec d'autres impossibilités, de tels atomes ont pas mal de raisons d'avoir un noyau si instable qu'ils n'existent pas.

[fbault]

[QUOTE=gatsu;2453650]Salut,

Il suffit de noter que la lune est également attirée par la Terre en permanence et que -les choses sont bien faites- elle ne nous tombe heureusement pas dessus. La raison est tout simplement qu'elle avait une "vitesse initiale" non dirigée vers le centre de la Terre au départ.

QUOTE]

bonjour,
d'où vient cette vitesse initiale ??
merci

[invitea774bcd7]

d'où vient cette vitesse initiale ??

Lors de la création de la Lune…
Y a plusieurs hypothèse à ce sujet : http://en.wikipedia.org/wiki/Moon#Formation

Tu peux d'ailleurs imaginer que ce qui a finalement formé la Lune était tout les débris ayant cette « bonne vitesse ». Les débris qui étaient plus lents sont retombés sur la Terre, ceux qui étaient plus rapide se sont éloignés dans le Cosmos.

[mayedi roland franck]

bonjour,
pourquoi l'électron chargé négativement n'est il pas irrémédiablement attiré vers un noyau de proton chargé positivement ?
y a t' il une force qui contrecarre cette attirance ?
merci

bonjour, Dans le cas des réaction radioactive l'électron chargé negativement ne peut tomber sur le noyau que par exmple lors de la capture electronique,une réaction qui peut avoir lieu dans le cas des noyau riches en protons .
par ailleurs,l'électron d'après le modèle de Rutherford,possède une energie quantifiée c'est -a-dire depend du nombre quantique principal,son rayon par rapport au noyau supposé immobile est aussi quantifié.donc il ne peut pas occuper n'importe quelle orbite du point de vue classique on parlera de trajectoire .orbite(quantique)=trajectoire (classique).son action c'est -a-dire la grandeur physique qui mesure le travail de la quantité de son mouvement est quantifiée.donc le système électron -protons qui n'est pas supposé isolé ,forme un dipole qui rayonne de l'energie et finalement l'electron en tournant autour du noyau devrait se rapprocher de plus en plus vers le noyau,puis s'effronder dans celui-ci,mais à cause de la distance electron- proton r qui est quantifié,l'electron ne peut s'effronder sur le noyau car il n'y a pas une valeur du nombre quantique principal qui ferait que la distance r soit inferieur au rayon du noyau correspondant.r=0.53n[EXP]2 à fin que celui-ci se retrouve dans le noyau.merci.

[fbault]

oui mais la lune ne semble être qu'un cas particulier d'un cas plus générale. les corps semblent animés d'un mouvement rectiligne et uniforme qui les empêchent de tomber sur des corps plus massifs dans la cas de la gravité. Pour qu' il y ait mouvement circulaire (elliptique) d'un objet autour d'un autre, il faut un mouvement qui ait une direction perpendiculaire au mouvement créé par la gravité. mais d'où vient ce mouvement ?
merci

[invitea774bcd7]

oui mais la lune ne semble être qu'un cas particulier d'un cas plus générale

Ah nan : les orbites elliptiques, c'est pas un cas particulier chez les objets célestes C'est le contraire : y a que ça.

Je ne comprends pas ton interrogation

[triall]

Dans le système solaire, on voit bien que tout tourne , ce qui ne tourne pas tombe, c'est aussi un peu comme la théorie de l'évolution de Darwin, ceux qui n'ont pas de vitesse disparaissent...malheur à ceux qui tournent dans le mauvais sens .(y'a pas de raison, normalement)
De plus la naissance du soleil et des planètes est du ,pense -t-on à l'explosion d'étoiles de première génération, qui expulsent un nuage de gaz moléculaire composé de gaz-poussières-fer oxygène......car pour fabriquer des métaux comme on a sur Terre , il faut déja un chaudron comme une étoile, puis l'embalement de réactions nucléaires de fusions..Naine rouge..explosion.. Ensuite, ce nuage se rétracte sous la gravitation, comme il tourne déjà, il conserve son moment angulaire , et tourne de plus en + vite à priori les éléments les + légers se retrouvent au centre (hélium hydrogène) pour former notre soleil, les autres sont plutôt sur la péréphérie ,...mais on n'était pas là pour voir ! Pour plus de précisions, les sites ne manquent pas !

[mach3]

Pour qu' il y ait mouvement circulaire (elliptique) d'un objet autour d'un autre, il faut un mouvement qui ait une direction perpendiculaire au mouvement créé par la gravité. mais d'où vient ce mouvement ?

De la conservation du moment cinétique. Le système solaire s'est formé à partir d'un nuage en rotation lente sur lui-même qui s'est effondré. La partie centrale du nuage a formé le soleil et le reste du nuage, toujours en rotation (autour du soleil) a donné naissance à des planètes et des lunes par accrétion. La conservation du moment cinétique fait que cette rotation est conservée et que donc les planètes tournent autour du soleil et les lunes autour des planètes et qu'elles tournent aussi sur elles-mêmes. Tu remarqueras d'ailleurs que la plupart des corps du système solaire tourne dans le même sens autour du soleil et sur eux-même, les exceptions viennent d'évènements accidentels s'étant produit dans le passé (collision avec des corps assez massifs). Cette "vitesse initiale" vient donc du fond des ages.
La rotation du nuage venait elle du fait que la galaxie elle même est en rotation. Après pourquoi la galaxie elle-même est en rotation, ça devient plus compliqué, cela vient peut-être des petites fluctuations d'origine quantique qui ont été dilatées très fortement par l'inflation au début du big bang. Ces fluctuations dilatés étant surement les germes d'effondrement gravitationnels qui ont mené aux grandes structures de l'univers et aux galaxies.

m@ch3