Bonjour,
je m’interroge sur l'existence des niveaux d'énergie dans les atomes, sont-ils propres au noyau ou/et au cortège électronique ?
En effet, si on prend l'atome d’Hélium (ou Lithium ...), on remarque que la forme ionisée He II n'a pas du tout les mêmes niveaux d'énergie que la forme neutre HE I (=spectre HE I très différent de celui du HE II) . Dans les deux cas le noyau est inchangé et on enlève seulement un électron.
Merci bien.
Cordialement.
Le spectre de l'Helium+ s'apparente à celui de l'atome d'Hydrogène. Les ions (pas trop lourds quand même) ne comptant qu'un seul électron peuvent s'apparenter au spectre de l'hydrogène (modèle hydrogénoïde).
Dès qu'il y a 2 électrons le spectre doit tenir compte de l'état de l'autre électron. Le problème (dit du "tiers corps") ne peut être résolu analytiquement. Des méthodes utilisant des approximations pour les intégrales de répulsion existent, mais ça reste du bricolage.
Sethy
Pour répondre à ta question, le noyau ET le cortège électronique comptent pour comprendre les niveaux atomiques.
D'une part, la charge du noyau détermine quel est le potentiel central auquel sont soumis les électrons. Un atome d'hydrogène n'a pas les mêmes niveaux d'énergie qu'un ion HeII. Il y a d'ailleurs des effets isotopiques (différences de la structure électronique entre différents isotopes) qui sont observables par des différences de réactivité en chimie.
D'autre part, le nuage électronique "contribue" très largement aux niveaux d'énergie: quand on résout l'équation de Schrödinger pour l'hydrogène du problème réduit à 1 corps, on résout pratiquement l'équation de Schrödinger de l'électron car sa masse est faible devant celle du noyau, on considère donc en réalité les niveaux d'énergie du cortège électronique dans un potentiel. Avoir plusieurs électrons induit une complication du fait qu'ils sont en interaction électromagnétique et que celle-ci est non-négligeable : cela modifie les niveaux accessibles à chaque électron par rapport au cas où l'on aurait pas d'interaction.
Mais ce qui t'a fait poser ta question, la différence entre les spectres de HeI et HeII ne relève pas vraiment d'une de ces deux questions ; la différence entre ces deux systèmes est que l'on a un seul électron et l'autre deux. HeII a pour énergie fondamentale E1 (orbitale la plus basse) alors que celle de HeII considéré sans interaction aura E1+E2+E_int, où E2 est l'énergie du deuxième niveau accessible (qui peut être E1 si l'état associé est dégénéré en spin) et Eint est l'énergie d'interaction entre les deux électrons. Ces deux niveaux n'ont aucune raison d'avoir la même énergie, et il en est de même pour les états d'énergie supérieur : on ne parle simplement pas de deux systèmes comparables.
Sans interaction entre électrons, on aurait exactement les mêmes "niveaux accessibles" pour chacun. Mais l'on considère les deux électrons ensemble, ce qui a deux effets :
- L'énergie du système est la somme des deux énergies (plus l'énergie d'interaction, mais oublions la pour l'instant)
- Le principe de Pauli s'applique, donc parmi ces sommes de deux énergies, seules certaines sont accessibles.
De ce fait, les "niveau accessibles" par chaque électron ne sont PAS les niveaux d'énergie de l'atome. Or ce sont les niveaux d'énergie de l'atome qui déterminent son spectre, il n'y a donc pas de raison de s'attendre à ce que les spectres de HeI et HeII soient similaires.
BonjourEnvoyé par aimesavouret
pour faire simple (parce que c'est assez compliqué) il faut tenir compte du fait que les charges électriques sont de deux types et ne se soustraient pas.
L’électron ne tourne pas autour du noyau mais a une probabilité de présence dans un espace restreint, cela implique qu'à certains moments celui d'un niveau inférieur écrante partiellement la charge du noyau qui le maintien en place vu de l'électron du niveau supérieur.
Autrement dit, un trou dans le cortège n'enlève pas une charge entière mais une charge partielle, et de plus cette partie n'est même pas une constante selon les niveaux en jeu. Les nombres qu'on nomme écrans de Slater ne sont qu'une grossière simplification de la réalité. (ex: 0.35 peut aussi bien être 0.2954 dans un autre atome)
Partant de là, il est normal que les calculs ne donnent pas les mêmes énergies dès qu'un trublion n'est pas à sa place dans le cortège.
L'electronique, c'est fantastique.
