Patrick CHAQUIN

1
Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie
Théorique UMPC (site dIvry) 01 44 27 36 72
(rare) 01 44 27 21 69 (plus souvent) chaquin_at_lct.
jussieu.fr (le mieux)
2
Les rayons cathodiques découverte des
électrons
3
Expérience de Rutherford la matière est
concentrée sous la forme de noyaux chargés
positivement
4
Constituants de latome Noyau A
nucléons Z protons masse mp
charge e (A Z) neutrons masse mn
charge 0 Électrons masse m
charge -e
mp mn 1,67 10-27 kg 1800 m m 9,11 10-31
kg e 1,60 10-19 C (coulomb)
5
Nombre de nucléons
Symbole chimique
Nombre de protons
Z définit lélément de symbole X
Z et A définissent un nucléide
Deux nucléides (Z, A) et (Z, A) sont isotopes
6
Radioactivité
Emission a
Emission b (/-)
b- un neutron est transfomé en proton n ? p
e-
b un proton est transfomé en neutron p ? n
e
Emission g
Noyau  excité  ? noyau  fondamental 
7
Quantité de matière la mole
Nombre N datomes contenus dans 0,012 kg (12 g)
de carbone
0,012
Nombre dAvogadro
N
6,022 1023
12 u (kg)
N particules dune espèce donnée (atome,
molécule, ion ) contiennent une quantité de
matière n 1 mol de cette espèce.
Un nombre N quelconque de particules contient
N
NA 6,022 1023 mol-1
moles
n
Constante dAvogadro
NA
8
Modèle de Rutherford de latome dhydrogène
v
m
-e
e
F
r
9
hnmax
10
Energie de H
Atome réel
Modèle de Rutherford
hnmax
11
Origine des séries du spectre démission de H
n ? ?
n 3
n 2
n 1
12
(No Transcript)
13
Nombres quantiques atomiques

• n 1, 2, .8 nombre principal (couche)
• l 0, 1, 2, n-1 secondaire (sous-couche)
• ml -l, l magnétique (ou m)

n, l, ml case quantique
14
l
0 (s)
1 (p)
2 (d)
3 (f)
En
n
ml
-1 0 1
0
-2 -1 0 1 2
-3 -2 -1 0 12 3
4
4s
4p
4d
4f
ml
-2 -1 0 1 2
-1 0 1
0
3
3s
3p
3d
0
ml
-1 0 1
2
2s
2p
ml
0
1
1s
15
Le nombre quantique l et propriétés magnétiques
associées
aiguille aimantée Aimantation proportionelle
à l
l
16
Le nombre ml. Modification du spectre sous
laction dun champ magnétique B
Champ magnétique B
B 0
B
ml 1
ml -1
n 2, l 1
ml 0
l 1
ml 0
ml 1
ml -1
n 1, l 0
17
Le spin. Propriétés magnétiques intrinsèques de
lélectron
ms 1/2
aiguille aimantée
Spin s
ms -1/2
18
l
0 (s)
1 (p)
2 (d)
3 (f)
En
n
ml
-1 0 1
0
-2 -1 0 1 2
-3 -2 -1 0 12 3
4
4s
4p
4d
4f
ml
-2 -1 0 1 2
-1 0 1
0
3
3s
3p
3d
0
ml
-1 0 1
2
2s
2p
ml
0
1
1s
ms 1/2
ms - 1/2
19
Electron 1s
l 0 m 0
Simulation de la superposition de photographies
dun électron 1s
20
Electron 2pz
l 1 m 0
z
Simulation de la superposition de photographies
dun électron 2p
21
Courbes disodensités électroniques de latome
dhydrogène
1s
2p
2s
22
Electron 1s
l 0 m 0
Volume de localisation principale dun
électron 1s
23
Electron 2pz
l 1 m 0
z
Volume de localisation principale dun
électron 2pz
24
Volumes de localisation calculés
1s
25
Représentation conventionnelle des orbitales
de la couche n 2
n est lié à la  taille  du volume de
localisation l est lié à sa  forme  ml est lié
à son orientation spatiale Noir/blanc signifie
changement de signe de Y(x,y,z)
26
Lintensité lumineuse I selon les aspects
corpusculaire et ondulatoire
A
B
NA photons/s/m2
NB photons/s/m2
IA ?NA
IB ?NB
E E0(A) cos(wt f)
E E0(B) cos(wt f)
IA ?E0(A)2
IB? E0(B)2
E0(X)2 traduit la densité de photons en X et la
densité de probabilité dun photon unique
27
Analogie formelle photon-particule matérielle
(électron) double aspect corpusculaire/ondulatoi
re
densité de probabilité en un point M(x,y,z)
onde
corpuscule
E hn (énergie)
photon
m, v
électron
champ électrique, toujours gt 0
Limite de lanalogie
Y pas dinterprétation physique, gt 0 ou lt0
Y est appelée fonction orbitale ou orbitale
28
Atomes  hydrogénoïdes 
Ion formé dun noyau et dun seul électron Ex
He, Be3, C5
-e
Ze