![Page 1: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/1.jpg)
Patrick CHAQUINLaboratoire de Chimie ThéoriqueUMPC (site d’Ivry)
01 44 27 36 72 (rare)01 44 27 21 69 (plus souvent)
[email protected](le mieux)
![Page 2: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/2.jpg)
Les « rayons cathodiques » : découverte des électrons
![Page 3: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/3.jpg)
Expérience de Rutherford : la matière est concentrée sousla forme de « noyaux » chargés positivement
![Page 4: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/4.jpg)
Constituants de l’atome
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)
![Page 5: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/5.jpg)
XAZNombre de protons
Nombre de nucléons Symbolechimique
Z définit l’élément de symbole X
Z et A définissent un nucléide
Deux nucléides (Z, A) et (Z, A’) sont isotopes
![Page 6: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/6.jpg)
Radioactivité
)He( αThU 242
23490
23892
Emission
Emission
- : un neutron est transfomé en proton : n p+ + e-
)(e βPaTh -23491
23490
Emission
Noyau « excité » noyau « fondamental »
+ : un proton est transfomé en neutron : p+ n + e+
![Page 7: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/7.jpg)
Quantité de matière ; la mole
Nombre N d’atomes contenus dans 0,012 kg (12 g) de carbone
N = 0,012
12 u (kg)= 6,022 1023
N particules d’une espèce donnée (atome, molécule, ion …) contiennent une quantité de matière n = 1 mol de cette espèce.
Un nombre N quelconque de particules contient
n = N
NA
moles NA = 6,022 1023 mol-1
Nombre d’Avogadro
Constante d’Avogadro
![Page 8: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/8.jpg)
Modèle de Rutherford de l’atome d’hydrogène
r
v
m-e
+e F
![Page 9: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/9.jpg)
hmax
![Page 10: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/10.jpg)
2
04
1
2
11e
rE
0
E
r
E
r 0
01 arE
02 4arE
03 9arE
2
002 4
1
2
11e
anE
Energie de HModèle de Rutherford Atome réel
hmax
![Page 11: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/11.jpg)
n = 1
n = 2
n = 3
Origine des « séries » du spectre d’émission de H
n
![Page 12: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/12.jpg)
![Page 13: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/13.jpg)
Nombres quantiques atomiques
• n = 1, 2, ….∞ nombre principal (couche)
• l= 0, 1, 2, …n-1 ; secondaire (sous-couche)
• ml = [-l, +l] ; magnétique (ou m)
n, l, ml « case quantique »
![Page 14: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/14.jpg)
n
1
2
3
4
l 0(s)
1(p)
2(d)
3(f)
0
0 -1 0 +1
-1 0 +1
-1 0 +1
0
0
-2 -1 0 +1 +2
-2 -1 0 +1 +2 -3 -2 -1 0 +1+2 +3 ml
3s
2s
1s
4s
2p
3p
4p
3d
4d 4fml
ml
ml
En
![Page 15: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/15.jpg)
v
i-e
« aiguille aimantée »Aimantation proportionelle à l
l
Le nombre quantique let propriétés magnétiques associées
![Page 16: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/16.jpg)
Champ magnétique B
l = 1
ml = 1
ml = 0ml = 1
n = 2, l =1
n = 1, l = 0
ml = -1
ml = 0
ml = -1
B = 0 B
Le nombre ml. Modification du spectresous l’action d’un champ magnétique B
![Page 17: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/17.jpg)
-e
« aiguilleaimantée » Spin s
ms = -1/2
ms = 1/2
Le spin. Propriétés magnétiques intrinsèques de l’électron
![Page 18: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/18.jpg)
n
1
2
3
4
l 0(s)
1(p)
2(d)
3(f)
0
0 -1 0 +1
-1 0 +1
-1 0 +1
0
0
-2 -1 0 +1 +2
-2 -1 0 +1 +2 -3 -2 -1 0 +1+2 +3 ml
3s
2s
1s
4s
2p
3p
4p
3d
4d 4fml
ml
ml
En
ms = 1/2 ms = - 1/2
![Page 19: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/19.jpg)
Electron 1s l = 0 ; m = 0
Simulation de la superposition de « photographies » d’un électron 1s
![Page 20: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/20.jpg)
zElectron 2pz l = 1 ; m = 0
Simulation de la superposition de « photographies » d’un électron 2p
![Page 21: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/21.jpg)
Courbes d’isodensités électroniques de l’atome d’hydrogène
1s
2s
2p
![Page 22: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/22.jpg)
Electron 1s l = 0 ; m = 0
« Volume de localisation principale» d’un électron 1s
![Page 23: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/23.jpg)
zElectron 2pz l = 1 ; m = 0
« Volume de localisation principale» d’un électron 2pz
![Page 24: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/24.jpg)
2s
2px 2py 2pz
1s
xy
zVolumes de localisation calculés
![Page 25: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/25.jpg)
A xy
z
2pz
2px 2py
2s
Représentation conventionnelle des orbitales dela couche n = 2
n est lié à la « taille » du volume de localisationl est lié à sa « forme »ml est lié à son orientation spatialeNoir/blanc signifie changement de signe de (x,y,z)
![Page 26: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/26.jpg)
NB photons/s/m2
A B
NA photons/s/m2
IA E0(A)2
E = E0(A) cos(t + ) E = E0(B) cos(t + )
IB E0(B)2
E0(X)2 traduit la densité de photons en X etla densité de probabilité d’un photon unique
L’intensité lumineuse I selon les aspects corpusculaire et ondulatoire
IA NA IB NB
![Page 27: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/27.jpg)
Analogie formelle photon-particule matérielle (électron) :double aspect corpusculaire/ondulatoire
photon
ondecorpuscule
électron
densité de probabilitéen un point M(x,y,z)
E = h(énergie)
tEE 2cos0
m, v t2cos
mv
h
),,(20 zyxE
),,(2 zyx
Limite de l’analogie : 0E
champ électrique, toujours > 0 pas d’interprétation physique, > 0 ou <0
est appelée fonction orbitale ou orbitale
![Page 28: Patrick CHAQUIN Laboratoire de Chimie Théorique UMPC (site d’Ivry) 01 44 27 36 72 (rare)](https://reader035.vdocuments.fr/reader035/viewer/2022062518/56813fda550346895daac01d/html5/thumbnails/28.jpg)
Atomes « hydrogénoïdes »
Ze
-e
Ion formé d’un noyau et d’un seul électron
Ex : He+, Be3+, C5+
2
2
00
22
2 4.
1
2
1
n
ZR
a
eZ
nE yn