Matière et atomes

[Chmiman]

Bonjour ,


Je suis en première S , enfin je le rappelle mais j'ai une question qui me permettra d'approfondir mon cours sur la cohésion de la matière si vous avez quelques éléments de recherches ou réponses .

Quand on a une situation quotidienne :

- Je pose une verre sur la table

- un produit liquide dans un flacon

- un magazine ou un livre

Au coeur de la matière , que se passe t'il pour que par exemple le produit ne pénètre pas dans la matière qui compose le flacon , car vu que la matière c'est essentiellement du vide c'est assez spectaculaire de voir des choses très résistantes à l'œil nu . Ou tout simplement que des atomes du flacon se décrochent et passent dans le produit !

Quand il y a contact entre un objet et un autre , que se passe t'il , ils s'échangent des électrons , ou devraient se repousser car les électrons de la couche de Valence se repousse alors que mon verre est bien plaqué sur la table !

Je voulais vous demander ce qu'il se passait au coeur de la matière pour que à l'œil nu on ne remarque rien de spectaculaire , alors qu'à l'intérieur il y a des forces en jeu et des charges électriques !

Si vous avez un site ou des ouvrages à me conseiller je serais ravi car je cherche davantage une branche de la physique qui répond à cela qu'une réponse rapide , apres tout c'est à moi de chercher !

Je vous remercie et vous souhaite une bonne journée .
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[f6bes]

Bjr à toi,
Un "produit" peut en traverser un autre SI ses molécules sont de " dimensions" INFERIEURES. C'es t au niveau
des molécules que ça se passe, pas au niveau des atomes. C'est comme pour une passoire, ça dépends de la dimension
des..trous !!

Lorsqu'il y a contact des phénoménes différents peuvent etre en jeu.
Il n'y a pas d'échange ou de migration entre le verre et la table.

Pour les liquides entre eux ça peut rester ..indifférrent ou etre miscible.

Du moi ns c'est mon sentiment.
Bonne journée

[invite6dffde4c]

... car vu que la matière c'est essentiellement du vide ...

Bonjour.
Cette phrase est une connerie qui a pour origine le modèle atomique de Bohr, qui fut abandonné il y a un siècle. Elle se transmet de père en fils et (j’espère pas trop) de prof en élève depuis un siècle.
La matière est pleine d’électrons. Surtout du « nuage » des électrons le moins liés (« dernière couche ») aux noyaux.
Au revoir.

[invite8241b23e]

Elle se transmet de père en fils et (j’espère pas trop) de prof en élève depuis un siècle.

Jusque là, c'était au programme de troisième : "structure lacunaire de la matière".

[A voir en vidéo sur Futura]

[pm42]

Jusque là, c'était au programme de troisième : "structure lacunaire de la matière".

On me l'a dit au collège en cours de physique en effet et j'avais du faire une remarque. C'est sur que c'est une phrase simpliste qui n'explique rien et induit en confusion.

[invite8241b23e]

Bon on devait donner la taille de l'atome, et celle du noyau. On était sur le modèle de Bohr. Après, pour être honnête, ça fait une bonne base pour les 3ème et pour pouvoir aller plus loin après au lycée.

[pm42]

Bon on devait donner la taille de l'atome, et celle du noyau. On était sur le modèle de Bohr. Après, pour être honnête, ça fait une bonne base pour les 3ème et pour pouvoir aller plus loin après au lycée.

En même temps, je n'ai pas le souvenir que jusqu'en prépa, on m'ait expliqué la réponse à la question de Chmiman.

[invite6dffde4c]

Jusque là, c'était au programme de troisième : "structure lacunaire de la matière".

Re.
Hélas ! Cela veut dire que les « sages » qui écrivent les programmes sont des ignorants qui ont un siècle de retard.
A+

[stefjm]

Re.
Hélas ! Cela veut dire que les « sages » qui écrivent les programmes sont des ignorants qui ont un siècle de retard.
A+

Eh oui...
Les mêmes ont mis le big bang au programme de seconde et la relativité à celui de terminale....

[invite8241b23e]

Re.
Hélas ! Cela veut dire que les « sages » qui écrivent les programmes sont des ignorants qui ont un siècle de retard.
A+

On pourrait avoir un débat très intéressant à ce sujet, vraiment.

Maintenant, si on commence à parler de probabilité de présence pour l'atome, va-t-on faire progresser encore plus les élèves ou les perdre ? C'est une vraie question (rhétorique), je n'ai pas la réponse.

[invite6c093f92]

Maintenant, si on commence à parler de probabilité de présence pour l'atome, va-t-on faire progresser encore plus les élèves ou les perdre ? C'est une vraie question (rhétorique), je n'ai pas la réponse.

Ni l'un ni l'autre, àmha, mais faire mise en garde (et peut être cela se fait il...), du genre:" Ce que vous allez apprendre cette année est une vision qui peut être, dans certains domaines, "opérationnelle", mais fondamentalement, cette description n'a plus lieu d'être, et ce qui est le plus correct/descriptif ne peut être compris avec les outils à votre disposition à ce jour". De quoi piquer la curiosité...

[invite8241b23e]

C'est le discours que je tiens, mais encore une fois, je me demande ce qui en reste à la fin. ^^

[stefjm]

Re.
Hélas ! Cela veut dire que les « sages » qui écrivent les programmes sont des ignorants qui ont un siècle de retard.
A+

D'un autre coté, les particules alpha traversent la feuille d'or...
L'expérience de Rutherford

[coussin]

On pourrait avoir un débat très intéressant à ce sujet, vraiment.

Maintenant, si on commence à parler de probabilité de présence pour l'atome, va-t-on faire progresser encore plus les élèves ou les perdre ? C'est une vraie question (rhétorique), je n'ai pas la réponse.

Ce sont des concepts difficiles à appréhender. Autant les enseigner le plus tôt possible à mon avis.
Ca ne se réduit pas à la physique : croyez-vous qu'un ado de 17 ans est prêt à appréhender les concepts (autrement plus compliqué à mon avis) qu'on lui enseigne en Philo ? J'en doute et on le fait pourtant "pour faire réfléchir".
Pourquoi ne pas faire pareil avec la mécanique quantique : aux oubliettes les sempiternels modèle de Bohr et dualité onde-corpuscule qui sont d'un autre age et qui n'induisent que confusion.

[invite8241b23e]

aux oubliettes les sempiternels modèle de Bohr et dualité onde-corpuscule qui sont d'un autre age et qui n'induisent que confusion.

Jusqu'au bac, je ne fois pas à quel moment un élève peut ressentir de la "confusion" ?

C'est après qu'il faut "déconstruire", mais encore une fois, je ne dis pas que le système actuel est bon, juste que je ne sais pas ce qui est "le moins pire".

[invite6dffde4c]

Re.
Je pense que le système actuel n’induit pas de la confusion.
Au contraire, il induit la conviction que le modèle de Bohr EST la réalité.

La question vaut-il mieux raconter des conneries qui permettent de faire des calculs idiots et inutiles, ou expliquer que les électrons se comportent comme des ondes mais que les calculs sont trop compliqués à leur niveau ?
A+

[invite8241b23e]

La question vaut-il mieux raconter des conneries qui permettent de faire des calculs idiots et inutiles, ou expliquer que les électrons se comportent comme des ondes mais que les calculs sont trop compliqués à leur niveau ?

J'ai peur que tu ne saisisse pas le niveau d'un élève de fin de collège ou même de lycée.

Concernant l'atome, il n'y a pratiquement aucun calcul à faire jusqu'au bac. Ce modèle permet d'accepter le principe des "couches", que je n'aime pas, en seconde. Mais le concept que tu proposes est extrêmement abstrait, et passionnant, et je ne suis pas choqué qu'il ne soit explicité que pour les étudiants en sciences, en post bac, et pour le reste, le modèle de Bohr est très loin d'être exploité profondément.

Mais encore une fois, quasi aucun calcul à faire sur l'atome jusqu'au bac avec le modèle de Bohr.

[invite6dffde4c]

...
Mais encore une fois, quasi aucun calcul à faire sur l'atome jusqu'au bac avec le modèle de Bohr.

Re.
Sauf, peut-être, celui où la force de Coulomb est la force centripète ?
(C’est à ce calcul idiot auquel je pensais).
A+

[invite8241b23e]

Je ne me rappelle pas avoir vu ce calcul, mais oui, effectivement, ce serait assez idiot et faux.

[mach3]

Au coeur de la matière , que se passe t'il pour que par exemple le produit ne pénètre pas dans la matière qui compose le flacon , car vu que la matière c'est essentiellement du vide c'est assez spectaculaire de voir des choses très résistantes à l'œil nu . Ou tout simplement que des atomes du flacon se décrochent et passent dans le produit !

Comme il a déjà été plus ou moins expliqué, "la matière c'est essentiellement du vide", c'est un peu vite-dit. Evidemment, si on a une vision très classique de l'atome, où le noyau et les électrons sont de petites billes dures, il n'est pas très facile d'avaler que deux atomes ne puissent pas s’interpénétrer très facilement et très fréquemment.

Dans certaines conditions, on peut tout de même maintenir cette vision classique, par exemple quand on bombarde des atomes avec des particules assez lourdes, comme des alpha ou des neutrons : le comportement tend vers celui du billard et la matière peut paraitre essentiellement vide car les seuls constituants qui peuvent interagir avec les alpha ou les neutrons sont les noyaux (l'interaction avec les électrons est anecdotique, ils sont bien trop léger et répartis trop uniformément) et ils n'occupent qu'un volume très très faible...

D'une manière générale, à ces échelles là, le caractère ondulatoire de la matière devient prépondérant, surtout pour les électrons, très légers. La meilleure manière (c'est à dire le plus en accord avec les théories modernes) de voir l'électron lié à un noyau d'atome est de le considérer comme une onde stationnaire qui remplit l'espace autour du noyau. L'atome n'est donc pas "essentiellement du vide", mais essentiellement "plein" d'ondes électroniques : le nuage électronique. Ce nuage portant une charge électrique, il influence ceux des atomes voisins et réciproquement : une interaction électrostatique répulsive se développe si deux atomes sont trop proches. Pire encore, il existe un effet purement quantique et difficile à vulgariser, le principe d'exclusion, qui empêche strictement les nuages électroniques de se superposer (à moins qu'une dégénérescence ne se produise, comme c'est le cas dans des conditions extrêmes).
Ces effets donnent une "consistance" aux atomes. Ils peuvent être vus, d'une manière simpliste, comme des billes plus ou moins dures, mais collantes comme on va le voir.

Les interactions entre atomes ne sont répulsives qu'à courte portée. Pour des distances plus grandes elles sont plus ou moins attractives, ce qui conduit à la formation de liaisons. Cela va de la liaison faible qui se fait uniquement par influence entre dipôles instantanés, aux liaisons fortes (covalentes, ioniques, métalliques) qui sont le fruit de la réorganisation des nuages électroniques entre atomes. La formation de liaisons libère de l'énergie, qui se dissipe dans le milieu (c'est-à-dire qu'elle fuit de manière aléatoire dans toutes les directions) et inversement, la présence d'énergie dans le milieu peut rompre des liaisons. Cette énergie dans le milieu, c'est ce qu'on appelle l'agitation thermique. C'est l'énergie cinétique que possède les atomes et les molécules (et également le rayonnement) qui s'y trouvent. Quand des atomes ou molécules s'entrechoquent, il peut en résulter la destruction ou la formation de liaisons. De même, une molécule peut se briser d'elle-même sous l'effet de l'agitation des atomes qui la constitue. Tout cela dépend évidemment de l'énergie des protagonistes : il faut qu'elle soit suffisamment forte pour casser les liaisons, ou suffisamment faible pour que des liaisons se créé. Cette énergie n'est pas répartie de façon égale, il y a quelques atomes/molécules très peu énergétique, quelques uns très énergétique et la plupart sont dans la moyenne (il y a beaucoup à dire là-dessus, on pourra y revenir).

Revenons au cas concret du produit dans un flacon, comment se fait-il que le produit ne passe pas à travers ou que les atomes du flacon ne passe pas dans le produit?
Dans un premier temps, réponse simple : les atomes ne peuvent pas s’interpénétrer, donc si les atomes du flacon forment un maillage dense, les atomes du produit ne peuvent pas passer, de plus ils sont bien accrochés les uns aux autres par des liaisons.
Dans un deuxième temps, et bien c'est plus compliqué... Si je met de l'eau dans un verre, quelques molécules d'eau vont diffuser dans le verre, de façon très marginale, certes, mais elles le font, de même, des ions constituants le verre vont diffuser dans l'eau, de façon très marginale, mais ils le font. Pourquoi? parce que bien qu'en moyenne les molécules d'eau et les ions du verre n'ont pas les "moyens" énergétiques pour cela, il y en a toujours un petit nombre qui les a. Dans bien des cas, ce phénomène est marginal car le processus inverse (retour du produit dans le produit et retour des atomes du flacon au flacon) devient très vite autant probable, mais dans d'autres il est significatif : mettez de l'eau dans un récipient en sucre, ou de l'essence dans un récipient en paraffine, ça ne tiendra pas longtemps...

m@ch3

[Chmiman]

Mach3 , merci de cette longue explication, mais quelque-chose m'échappe, comment se fait il qu'en éloignant deux électrons ils s'attirent ? De plus , quand je met en contact deux objets ils ne se repoussent pas alors que leurs électrons respectifs sont à côté !

[mach3]

comment se fait il qu'en éloignant deux électrons ils s'attirent ? De plus , quand je met en contact deux objets ils ne se repoussent pas alors que leurs électrons respectifs sont à côté !

je ne parlais pas d'électrons mais bien d'atomes. Il y a d'un coté une répulsion entre nuages électroniques, parce que chargés négativement. D'un autre coté, il y a attraction entre noyau d'un atome et nuage électronique d'un autre atome (et vice-versa) notamment par influence, à minima à cause des dipôles induits (on pourra revenir sur ce point). Les deux diminuent rapidement avec la distance, mais le premier diminue plus vite que le second (pour des raisons bien trop longues et complexes qu'on ne pourra pas détailler ici), il se fait donc qu'à très courte distance (on parle là de distances de l'ordre 10^-10m), il y a forte répulsion, alors qu'à longue distance il y a légère attraction (significative à des distances de l'ordre de 10^-9m, guère plus).

Si vous rapprocher deux objets, l'attraction électromagnétique entre eux sera attractive (mais négligeable), jusqu'à ce qu'ils se "touchent", car c'est là la manifestation macroscopique de cette répulsion. La notion de contact n'a pas de sens au niveau microscopique car les délimitations des atomes sont floues, par contre quand deux objets sont assez proches pour que certains de leurs atomes respectifs développent une répulsion mutuelle qui surpasse toute force qui les poussent l'un contre l'autre, on dit qu'ils sont en contact, qu'ils se touchent. A ce moment, si on continue de force le rapprochement des deux objets, il y aura de la déformation, voire de la casse.

Un exemple simple et parlant de cela, prenez un gobelet en plastique et serrez votre main autour, progressivement. Au départ le gobelet et la main ne se "touchent" pas. Puis, progressivement, des parties de vos doigts deviennent très proche du gobelet. Des répulsions vont se développer, et engendrent d'abord, majoritairement, une déformation de votre peau, qui, quand elle sera suffisante, provoquera l'activation de récepteurs à la pression : vous "sentez" le contact du gobelet avec votre peau. Si vous augmentez l'étreinte, le gobelet lui-même va se déformer aussi, tandis que votre peau est maintenant trop tendue et en appui sur vos os, plus durs, pour continuer de se déformer significativement. Si votre peau et le gobelet se déforment, c'est uniquement à cause de la force répulsive sus-citée : sans elle le gobelet et votre main s'interpénétreraient (note : j'inclus le principe d'exclusion dans la force répulsive). Si vous continuez de serrer encore plus, les contraintes dans le gobelet seront telles qu'il cassera.

m@ch3

[Chmiman]

" par contre quand deux objets sont assez proches pour que certains de leurs atomes respectifs développent une répulsion mutuelle qui surpasse toute force qui les poussent l'un contre l'autre, on dit qu'ils sont en contact, qu'ils se touchent."


Je ne saisis pas . Si ils développent une répulsion mutuelle , ils tendent justement à ne pas être en contact, non ? Lorsque j'approche la main du verre , les électrons de ma peau attirent les protons des noyaux du verre , mais quand la main touche le verre , on pourrait dire que les électrons sont côte à côte donc quelque chose au niveau moléculaire tend à annuler cette répulsion entre les nuages électroniques de mes deux objets ?

[coussin]

Ce que vous appelez "toucher" n'est en fait pas toucher au niveau atomique.

[mach3]

" par contre quand deux objets sont assez proches pour que certains de leurs atomes respectifs développent une répulsion mutuelle qui surpasse toute force qui les poussent l'un contre l'autre, on dit qu'ils sont en contact, qu'ils se touchent."


Je ne saisis pas . Si ils développent une répulsion mutuelle , ils tendent justement à ne pas être en contact, non ?

arf, j'ai mis du temps à bien comprendre ce que vous disiez... si j'approche deux objets de façon à ce que certains de leurs atomes soient très proches et développent une force répulsive, une des tendances possible est que les deux objets s'éloignent sous l'effet de la répulsion (l'autre est la déformation des objets), c'est tout à fait logique. Mettons que les deux objets s'éloignent suite à cette répulsion, alors très vite leurs atomes ne seront plus assez proche et les interactions attractives reprendront le dessus.
Il y a deux cas de figure, soit les forces répulsives ont été tellement forte que les forces attractives qui se manifesteront dès que la distance grandira n'arriveront pas à compenser (il y aura alors comme un rebond), soit on sera dans un régime dit "harmonique", c'est à dire que les forces attractives arriveront à compenser, raccourcissant la distance jusqu'à ce que les forces répulsives reprennent le dessus et on aura une oscillation autour d'une distance d'équilibre, qui va selon toute vraisemblance se dissiper et amener les deux objets à cette distance d'équilibre l'un de l'autre, une distance à laquelle forces attractives et répulsives se compenseront.

Il n'est pas super évident de définir exactement quelles conditions microscopiques correspondent avec ce que l'on appelle un contact à l'échelle macroscopique.
Mécaniquement par exemple, on peut considérer que deux objets seuls dans l'univers, avec rien autour, sont en contact quand le mouvement de celui de gauche vers la droite fait que celui de droite bouge aussi vers la droite. Pour que l'objet de droite bouge vers la droite, il faut une force vers la droite, cette force, ça ne peut être que la force répulsive entre les deux objets et cette force ne se manifestera que si les distances entre les atomes de surface des deux objets deviennent assez faibles.

m@ch3

[un_copain]

Merci pour ces commentaires, Mach3, un plaisir à lire

[Chmiman]

Merci Mach3