énergie d'ionisation

[inviteca4b3353]

L'électron subit une force électrostatique provenant du noyau qui l'attire à lui. Maintenant l'électron possède également une énergie cinétique (de rotation) qui le maintient en orbite et l'empeche de s'écraser (comme la terre et la lune). Il y a donc équilibre entre les deux effets et l'électron a une orbite stable.

Par contre on sait que pour l'électron ce simple raisonnement mécanique ne suffit pas à expliquer la stabilité, car l'électron classique rayonne (contrairement à la lune) et finit par perdre son énergie cinétique pour finalement s'écraser. C'est sa nature quantique qui empeche ce rayonnement et permet de le stabiliser en des orbites bien précises (définies pas Bohr).

KB
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[hterrolle]

Pourtant sur un autre post il m'as été dis, tout du moins se que j'ai crus comprendre. C'est, que l'electron ne tournais pas autour du noyau mais été dans un etat stationnaire dont le rayon pouvait être determiné. Par contre ni sa position ni sa vitesse ne pouvait l'être. Et que l'electron n'atait pas en rotation autour du noyau comme dans la modele planetaire.

Se qui m'as donné l'idée de se dernier post est. Si J'ai un noyau d'helium He+1, donc deux proton et un seul electron. La force électrostatique provenant du noyau qui attire à lui l'electron est double.

Dans se cas L'electron doit fournir deux fois plus de travail pour rester sur une orbitale stable.

1)Si il se rapproche du noyau il doit augmenter sa vitesse et perdre plus d'energie cinetique.

2)si il ne se rapproche pas du noyau. Sont rayon doit être a peux pres equivalent a celui de l'hydrogene et sa vitesse doit tout de même augmenter. Mais moins que dans le premier cas.

Hors c'est le deuxième cas qui semble prevaloir (rydberg).

Donc pour l' orbitales 1S. la vitesse de l'electron doit augmenter en fonction du nombre de proton. Hors les atome sont stable jusqu'a Z=84.

Donc dans le cas d'une augmentation de l'energie cinetique de l'electron. Se qui me choque dans le modele planetaire. C'est qu'il est tres difficile de comprendre comme cette electron ne rayonne pas alors que son energie cinetique va augmente en fonction de Z. Se qui veux dire que la vitesse de l'electron est facilement calculable tandis que sa position reste une propabilité. Il faut quand même que cette energie cinetique provienne de quelque part.

Hors si le modele planetaire n'est plus valable comme j'ai crus le comprendre. L'energie cinetique mv/r² n'as plus lieu d'être. pourtant l'electron reste bien eloigne du noyau. Dans se cas c'est le noyau qui fourni un travail de 27.22 eV pour repousser l'electron.

Si le modele planetaire est valable les atome devrait être plat comme n'autre systeme solaire. Hors il semblerait que la configuration des couche electronique soit completement differente.

J'aurais besoin de savoir si le modele planetaire des 'electron gravitant autour de du noyau est valide ou non ?

merci

[curieuxdenature]

Bonjour Hterrolle,

KB précise bien que ce modèle n'est pas valable, relis le bien.
Le modèle planétaire est historique, mais faux, le problème tient à ce que bon nombre de livres de vulgarisation font comme si, mais ce n'est qu'à des fins de simplifications.

Le modèle quantique résoud quasiment toutes les interrogations qu'on est en droit de se poser en visionnant chacune des raies d'émissions de tous les atomes.
Le hic de ces interrogations, provient de notre façon de penser, on a tendance à rendre les choses qui se ressemblent comme provenant de la même origine. Mais non, la gravitation n'a pas les mêmes effets que l'electricité, ils ne sont donc pas issus de la même source. Ce qui est formidable, c'est que la nature est cohérente, les forces, les énergies se comportent toutes de la même façon.

Tiens, si tu arrives à trouver un système solaire qui réponde à ces conditions: (faudra lui faire une rotation à droite.) c'est l'expérience qui a conduit à ce résultat.

[inviteca4b3353]

Le modèle planétaire simpliste (dû à Rutherford) qui présente l'électron comme une petite bille chargée tournant autour du noyau est FAUSSE. Car l'atome n'est pas stable suite aux rayonnements émis par l'électron.

Etape suivante, le modèle de Bohr. L'électron est toujours une bille chargée mais maintenant son moment cinétique (ou quantité de mouvement de rotation) est quantifié. L'électron peut maintenant vivre sur des orbites stables en tournant autour du noyau. Ce modèle est dans l'absolu faux mais c'est un très bon point de départ pour raisonner.

Dernière étape, l'électron n'est plus une bille, c'est une fonction d'onde qui décrit la probabilité qu'on a de trouver l'électron dans une région de l'espace, l'électron bille localisée devient un nuage électronique flou et étalé. Il se trouve que cette probabilité est très piquée pour des distances au noyau qui sont celles calculées par Bohr, d'ou la pertinence du modèle.

Le principe d'Heisenberg nous indique meme que l'électron ne peut s'écraser sur le noyau car plus il s'en approche, plus sa position sera déterminée et donc plus sa vitesse sera susceptible d'être élevée ce qui lui permettrait de s'éloigner à nouveau du noyau plus facilement.

Dans tout les cas, l'électron a une énergie cinétique. Le fait qu'il soit sur une orbite stable ne signifie pas qu'il est immobile ! il a un moment (et donc une energie) cinétique.

KB

[hterrolle]

Merci Beaucoup au moins je suis sur d'une chose pour l'instant.

J'arrive a un modele mais sans couche 2S mais une couche 2P etendu a 8 electron. Pour des electron sans rotation autour du proton Ca commence a donner quelque chose. J'ai essayer le modele planataire et ca coince un peux c'est pour cela que je posais la question.

pour revenir a ma question de depart c'est a dire les energies d'ionisations. Mon dilemme est le suivant.

Pour H ont a donc 27.22 eV de travail pour que l'electron soit sur une orbitale stable
pour He+1 ont a le double donc 54.44 eV.

J'appelerai se travail : Travail de repulsion dans le reste du texte.

Si l'electron dans les deux cas est a une distance de 5.25E-11. Ont peut considerer que l'attraction du noyau (N) est compencé par le travail de repulsion(J). Ce qui reviendrais a dire que la distance electron/noyau de tous les atome composé d'un seul electron devrait être a peux pres la même Puisque dans touts les cas N et compensé par J.

Si ont ajoute un second electron a l'helium. le volume molaire augmente(la couche 1S etant pleine les atome vont se repouser). Le rayon de l'atome va aussi diminué etant donné que le travail de repulsion J va devoir se partager sur deux electron aux lieu d'un seul. Jusque la tous me semble clair. Pourtant l'ernegie d'ionisation de He est 24.6eV donc inferieur a J (27.22).

En extrayant le premier electron, il va l'eloigner du noyau. Le travail de repulsion va donc se reporter sur l'electron restant a fur est a mesure que l'electron ioniser va s'eloigner du noyau. Se qui peux expliquer pourquoi l'ionisation du premier electron de la couche 1S demande moins d'energie.

Mon probleme c'est de trouver l'equation qui permette de balancer le travail de repulsion d'un electron a l'autre. en fonction de la distance d'eloignement du premier electron.

Je ne sais pas si j'ai été clair. Je ne sais même pas si cela correspond a la réalité. Mais J'essaye de comprendre c'est deja pas mal.

[curieuxdenature]

Re Hterrolle

je pense que tu fais une petite erreur, ce n'est pas 27 mais 13.6 eV pour l'énergie de H.
L'energie est proportionnelle au carré de la charge, donc avec 54.4 eV pour He++ tu es dans le bon.
Par contre, pour He+ c'est pas bon parce que les electrons s'écrantent partiellement.

En clair, on trouve que la formule devient 13.6 * 1.69^2 = 38.84 eV pour chaque electron, soit une somme de 77.686 eV.
Pour obtenir l'energie d'extraction d'un electron sur les 2 on a:
77.686 eV - 54.4 = 23.286 eV pour He+
et de 54.4 eV pour l'energie de 2eme ionisation He++
La valeur experimentale est de 24.59 eV.
C'est pas mal comme précision...

La valeur de 1.69 correspond à l'ecrantage d'un facteur 0.31 sur les 2 prévus.

[hterrolle]

dans mon post je prends 27.22ev comme etant la conversion de N (attraction coulonbienne) en J( travail de repulsion = N*(5.29E-11).

Se travail de repulsion ( j'utilise cette expression ) J = 27.22 eV comme etant le travail a fourni pour maintenir l'electron sur son orbitale. Ensuite il faut rajouter 13.6eV pour ioniser H, 24.46eV pour He+ et 54.44eV pour He++.

Je n'ais pas bien compris cette notion d'ecrantage. Est ce que cela fonctionne avec Li +++.

En fait Je voulais savoir si ma comprehnesion des choses correspondait a une réalité scientifique.

[curieuxdenature]

Bonjour Hterrolle

le principe d'équivalence des forces impose que l'energie de l'electron à distance r du noyau soit:
l'energie cinétique + energie potentielle :
soit 13.6 eV

il n'y en a pas d'autre car l'electron ne tombe jamais sur le noyau.

Pour l'écrantage, cela fonctionne avec tous les atomes qui ont plus d'1 electron. C'est la méthode de Slater comme tu l'as déjà lu dans nos posts.
Sinon, méfie-toi, entre compréhension et expérience il y a tout un monde.
Je l'ai sous forme de tableau, mais ça ne rend pas comme il faut ici, je le joins :

[inviteca4b3353]

Tiens je la connaissais pas celle-là. Késako l'équivalence des forces ?

KB sceptique

[curieuxdenature]

Bonjour KB

taquin, hein ?
par équivalence j'entend similitude de résultats bien sûr.
On ne peut pas employer le terme égalité, je pense.
(en plus je parlais d'énergies )

Allez, pour faire plaisir à KB je dirais "en vertu du principe de la dynamique des forces." (je viens de tricher sur Wikipédia:
http://fr.wikipedia.org/wiki/Mod%C3%A8le_de_Bohr

[inviteca4b3353]

par équivalence j'entend similitude de résultats bien sûr.

Ben justement c'est loin d'être évident.

Taquin non. Exigeant oui
Mais je ne sais que trop bien que le vocabulaire est très important en science. Utiliser un mot lexicalement similaire peut paumer pas mal de monde et au final on ne sait plus de quoi on parle.
Donc ce que tu utilises s'appelle le principe fondamental de la dynamique et rien d'autre.
Etre un scientifique sérieux passe aussi par une connaissance précise du vocabulaire et sa signification scientifique. Sinon le discours devient ambigü et par conséquent inutile

Pas de lyrisme attif je vous prie. La vulgarisation ne s'improvise pas, elle nécessite une étude longue, technique et détaillée de la discipline. Sinon on finit par dire n'importe quoi.

De la rigueur, de la rigueur s'il vous plait

KB (physicien engagé)

[hterrolle]

Bonjour curieuxdenature,

je ne omprends pas ou tu veux en venir avec -e²/2R. Car le alcul n'as ps pris en compte la permisité du vide.

C'est vrai que si ont prends 1/2 de 27.22eV est qu'on le multipli par la charge du noyau on retombe sur c'est patte pour calculer l'energie d'ionisation du premier electron de la couche 1S.

mais pour le second ont est a coté. C'est pour cela que je dis que le travail de repulsion du noyau (27.22eV par proton) va se transferer sur le second electron de la couche 1S morsque l'on ionise l'electron 2 de 1S.

si on regarde le tableau d'ionisation il y a un ecrantage regulier pour tous les electron de chaque couhe.

de l'electron 1 de 1S a l'electron 2 de 1S il y a une difference de 10.5eV independament du nombre de Z.

de l'electron 2 1S a l'electron 1 de 2S il y a une difference de 8.2eV + 20eV(Z-1) independemant du nombre Z.

Pour le 3eme electron et le 2eme il y a toujour le même ecrantage independament du nombre Z.

se qui montre bien que lorsqu'une couche est pleine la distribution spatiale des electron est modifier et que l'eletron 1 de 2S se trouvera plus eloigner que pour 1S.

Donc son energie d'ionisation sera moindre.

[hterrolle]

pour le fichier slater et l'erantage c'est exactement se que je voulais dire. A la differzence que je trouve un facteur identique pour tous les electron 1 1S; 21S ; 1 2S ;2 2S; 1 2P ; 2 2P ext.. independament du nombre Z. C'est cela qui m'as ammene sur cette piste de repulsion.

[curieuxdenature]

...
Donc ce que tu utilises s'appelle le principe fondamental de la dynamique et rien d'autre.
Etre un scientifique sérieux passe aussi par une connaissance précise du vocabulaire et sa signification scientifique. Sinon le discours devient ambigü et par conséquent inutile

Pas de lyrisme attif je vous prie. La vulgarisation ne s'improvise pas, elle nécessite une étude longue, technique et détaillée de la discipline. Sinon on finit par dire n'importe quoi.

De la rigueur, de la rigueur s'il vous plait

KB (physicien engagé)

Merci KB, c'est important de le rappeler.

[curieuxdenature]

Bonjour Hterrolle,

il y a quelques trucs que je ne piges pas dans ta démo.

Dans l'équation de la force d'attraction electrostatique, on a:

ce qui donne pour l'energie cinetique:

en simplifiant:

soit 13.61 eV

comme on peut ecrire que r, qui est le rayon de Bohr

on aboutit à
l'energie cinétique de chaque electron est proportionnelle au 1er carré de la charge 'e' du noyau, le 2eme carré de 'e' correspond à la charge des electrons sur chaque orbitale. Puisque l'electron n'a qu'une seule charge, on a:


Alpha est la constante de structure fine.
ce qui change, ce sont Z et n, qui ne sont pas toujours entiers mais obeissent au règles de Slater.

Alors, pour le lithium on a ça approximativement avec ce modèle:

[hterrolle]

Tout semle bien fonctionner avec la methode de slater.
mais cela implique que l'electron ais une vitesse(energie cinetique). Pour cela il faudrait qu'il tourne autour du noyau comme dans le modele planetaire. Hors le modele planetaire n'est pas correcte. Il me semble donc que m'approche cinetique bien que donnant des resultats correcte ne corresponde pas a la réalité physique.

Le force de repulsion dont je parle pourrait aussi bien s'appeller force d'anti attraction coulonbienne. Je considere dans ma reflexion que l'electron n'as pas de vitesse radiale mais une position bien localisé a la distance r du noyau.

En fait je cherche a remplecer l'energie cinetique par autre chose puisque le modele planetaire me semble faux.

Par contre il y a tout de même une question que je me pose. Comment slater a defini les valeurs de sont ecrantage ?

[invite88ef51f0]

Ce qui est faux ce n'est pas l'énergie cinétique, mais l'idée que tu te fais de l'électron. Il a bien une énergie cinétique, mais ce n'est pas pour autant que c'est un petit point qui bouge... Il faut que tu abandonnes cette vision "classique" pour aborder la physique quantique.

Comment slater a defini les valeurs de sont ecrantage ?

Ce sont des valeurs phénoménologiques.

[hterrolle]

Merci coincoin pour cette reponse.

Donc il aurait une energie cinetique denué de mouvement selon toi ?

[invite88ef51f0]

Disons que la notion de mouvement n'a plus du tout le sens que dans la physique classique.
Par exemple, les inégalités de Heisenberg montrent qu'on ne peut plus parler de trajectoire.

[hterrolle]

Excuse moi mais j'ai un peux de mal a te suivre.

en physique classique mouvement = deplacement. Se qui n'est pas obligatoirement une trajectoire. J'usque là j'arrive a te suivre pour l'approche classique.

Par contre en physique quantique la notion de mouvement represente autre chose que du mouvement puisque que l'on ne peux plus parler de trajectoire. Est ce que tu pourrait être précis sur la definition de l'energie cinetique en physique quantique ainsi que celle de mouvement ? En quoi differe t'elle de la physique classique ?

Clarifier la terminologie ne peux qu'ameliorer la communication. Je pense que ce niveau de la discussion cela deviens indispensable.

merci pour ton aide.

[curieuxdenature]

Bonjour Hterrolle

je pense que tu vas devoir tout de même te farcir quelques articles sur la chimie quantique, il y a des notions qui ne passent pas en quelques phrases.

La notion d'energie cinétique reste la même dans les 2 systèmes, mais c'est l'interprétation de rotation qui ne s'applique pas dans la détermination de la position de l'electron proche du noyau.
En MQ, on est amené à penser que la position de l'electron est renseigné par une probabilité de présence dans un périmètre donné.
Dans le volume en question, l'electron semble s'agiter et c'est ça qui fournit les données de son energie cinétique.
Cette energie obéit à l'équation E=1/2 mv^2, elle est de 13.6 eV pour l'orbitale fondamentale de l'hydrogène, elle correspond à une vitesse moyenne de 2186 km/s mais elle n'est pas dûe à une rotation.

Sur ce site, y a tout s'ki fo:
http://www.sciences.ch/htmlfr/recher...ysatomique.php

tu peux télécharger tous les articles là:
http://www.sciences.ch/dwnldbl/telecharger.php3

[curieuxdenature]

Si tu veux avancer il y a aussi ça:

http://eunomie.u-bourgogne.fr/elearning/chimie.html

[hterrolle]

Pour coincoin.
Se coup si cela ressemble a une defaite par abandon.

Tout prouve a croire que l'electron reste eloigné du noyau. La vrai question a laquelle personne semble pouvoir répondre est : de qu'elle manière ceci est possible?

Se que nous savons :

1) La valeur d'ionisation des electron.
2) le volume a une temperature donné. Se qui implique un occupation spatial de l'espace determiné.(se que je m'efforce de modeliser)
3) l'electronegtivité.


les hypothéses possibles:

1) L'electron tourne autour du noyau.
2) l'electron tourne sur lui-même.
3) le noyau tourne sur lui même.
4) l'electron s'agite comme un ressort.
5) l'electron est collé au proton

ont peut si on le desir construire plusieur modele en additionnant les differents cas. Cela reste des possibilitées de suposition. Il semble donc quand cherchant a eliminer Les hypothese fausses. Nous devrions arriver a nous rapprocher de la réalité.

Ce qui pourrait vraiment m'aider a avancer. Serait de m'aider a determiner les hypothéses fausses.

merci d'avance.

[invite88ef51f0]

les hypothéses possibles:

1) L'electron tourne autour du noyau.
2) l'electron tourne sur lui-même.
3) le noyau tourne sur lui même.
4) l'electron s'agite comme un ressort.
5) l'electron est collé au proton

6) L'électron ne peut pas être représenté par une petite boule et les concepts de base tels que position et vitesse sont à revoir.

La seule manière de résoudre le paradoxe et d'utiliser le formalisme quantique. L'électron est alors représente par un vecteur d'un espace de Hilbert et la position et la quantité de mouvement sont des opérateurs.
La différence fondamentale que je vois, du haut de mon faible niveau en mécanique quantique, c'est que la physique quantique décrit la position (ou de même la quantité de mouvement) comme une caractéristique de ta particule qui lui est associée à tout instant. Alors qu'en physique quantique, la caractéristique, c'est un vecteur d'état (ou une fonction d'onde) abstrait. Pour connaître la position, il faut alors lui demander en mesurant, ce qui perturbe le système. Du coup, tu ne peux plus parler de position à tout instant (car si tu mesures deux fois de suite la position, la deuxième mesure sera changée par le fait qu'il y a eu la première), et donc tu ne peux pas parler de déplacement (un déplacement étant une variation de la position dans le temps). Mais ça n'empêche pas qu'à tout instant si tu demandes à ton système, il te donnera volontiers sa position ou sa quantité de mouvement. Mais tu l'auras alors perturbé.

[hterrolle]

merci coincoin,

Je suis entiérement d'accord avec toi. la mesure perturbe la position se qui implique un mouvement de la particule entre la mesure1 et la mesure2. D'ailleur la temperature aprés la mesure1 devrait varié sensiblement. Est elle devrait augmenter si les mesures sont repetitives. Et je pense même sans en avoir fait l'experience qu'il y a emmision electromagnetique pendant chaque mesure.

[invite88ef51f0]

la mesure perturbe la position se qui implique un mouvement de la particule entre la mesure1 et la mesure2

Non. La mesure perturbe l'état. Tu ne peux parler de position comme ça. La mécanique quantique ne dit pas "la particule est à telle position" mais "si je mesure la position de la particule, j'obtiendrai telle position avec une probabilité de tant, et le système se retrouvera dans tel état".
Parler de position sans parler de mesure n'a pas de sens.

[hterrolle]

ca deviens tres interressant.

1)Pour connaître la position, il faut alors lui demander en mesurant, ce qui perturbe le système. Du coup, tu ne peux plus parler de position à tout instant

2) (car si tu mesures deux fois de suite la position, la deuxième mesure sera changée par le fait qu'il y a eu la première), et donc tu ne peux pas parler de déplacement (un déplacement étant une variation de la position dans le temps).

3)Mais ça n'empêche pas qu'à tout instant si tu demandes à ton système, il te donnera volontiers sa position ou sa quantité de mouvement. Mais tu l'auras alors perturbé.

je vais essayer de reformuler.

1)La mesure1 donne une position1 mais perturbe le systeme.
Donc la position est influencé par la mesure.

2)La mesure2 donne une autre position2 differente de la position1. puisque elle perturbe elle aussi le systeme

3)a chaque mesureX on a une nouvelle positionX.


est ce que c'est bon ?

[curieuxdenature]

Bonjour Hterrolle

en ce moment même, il y a 2 treads en cours sur la question qui t'interresses.

Nombres Quantiques
Position de l'electron

ce sont les idées dévellopées ici, avec d'autres mots...

[hterrolle]

merci curieux de nature,

En fait je ne tiens pas a remettre en cause la MQ. J'essaye juste de determiner la position des electron en fonction de l'occupation spatial. C'est dire modeliser un atome en 3D. Se qui m'as ammener a me poser d'autre question.

Une de c'est questions etait Comment l'electron peux vaincre l'attraction coulobienne sans pour autant être en rotation autour du noyau. Parce que une fois modeliser les electron s'entrechoquaient. Se qui veux dire qu'il devaient donc rayonner. Hors il ne rayonne que dans l'infra-rouge (a ce que je sait) en fonction de la temperature. Il y en a peut être d'autre rayonnement mais je ne suis pas au courant.

J'ai donc modeliser sans rotation atour du noyau. Cela deviens beaucoup plus plausibles sans rayonement. Est j'arrive a retrouver les mêmes modeles d'orbitales que la MQ. Mais avec moins de couche mais pus d'electron dans chaque couche a fur et a mesure que Z augmente.

Je me base sur un algorhytme d'occupation de l'espace.

C'est pour cela que je posais certaine questions afin pouvoir continué sur mon idée. Elle peut tres bien être fausse. Mais pourtant elle semble capable de determiner le volume de l'atome en fonction des Z.

Je n'ais jamais cherché a remaettre en question le travail des autres. Je cherche juste a essayer de faire avancer le miens. Même si il peut sembler bizarre a certains.

La MQ est incapable de nous dire ou se trouve les electrons est personnes ne trouve cela bizare.

Ce que je demande c'est un peux d'aide pour continuer mes bizareries si c'est se que pense la MQ. Cela me regarde tant que je ne l'impose a personne. C'est aussi ca la liberté de pensé.

C'est vrai que discuter cela peux parfois aider a eviter les grosses erreurs. Et a la difference de certains je reste conscient que la science evolue est que nous n'en sommes qu'aux debut et que tout ne reste qu'hypothése en se qui s'agit de modeliser la matiére.

en tout cas j'aurais bien aime que coincoin continue. J'ai une question en attente aux sujets des mesures de positions. Est cela pourais vraiment m'aider a comprendre un peux mieux le point de vue de la MQ.

en tout cas merci a ceux qui mon aidez jusqu'a maintennt. Ca commence a prendre forme.

[invitebea41c1b]

Salut!

d'abord, je tient a avouer que je n'ai pas (faute de temps) lu tout le fil, donc ce que je dit pourrait etre ...

Enfin voila:
Des qu'on est dans certaines dimensions physiques ou l'action ne devient plus negligeable devant la constante de Planck, il ne faut pas oublier .... le principe d'incertitude!
Ce principe explique (a lui seule) le "cas" de l'e- "tournant autour du noyau sans rayonner de l'energie."
En effet, l'e- ne peut s'ecraser , puisqu'il ne peut y avoir une position precise (ou alors sa vitesse est infini).
on peut meme par un calul d'ordre de greandeur avoir le fameux 13.6 (et 0.53A) sans parler de force.
Amicalement.