Résumé chimie générale théorie atomique première année de science à l'Université Libre de Bruxelles
Cours obligatoire pour toutes les premières années de sciences
La première expérience pour mieux connaître la structure atomique est faite par
Thomson en 1897. Grâce à des particules fluorescentes, Thomson se rend compte que
les particules sont déviées par le champ magnétique, elles sont attirées par la borne + de
ce champ. Il en conclut qu’il ne peut s’agir que d’un jet de particules issues de la
cathode car ce ne peut être un jet d’atomes ou de molécules (car vide). De plus, le
rayonnement ne peut être constitué que de particules négatives puisqu’elles sont attirées
par la borne positive du champ magnétique.
Thomson appelle ces particules électrons.
Par ailleurs, on observe que plus l’intensité du courant est grande, plus l’électrode
positive se réchauffe.
Or, on sait que :
Q=N.e
Avec Q = charge du courant de particules
Q est mesuré grâce à un électromètre
N = nombre de particules
e = charge d’une particule
et E = N . m . v²
2
Avec E = énergie du courant de particules
N = nombre de particules
m = masse d’une particule
v = vitesse d’une particule
En prenant le rapport de ces grandeurs, on trouve :
Q mesuré = N . e = 2e ou e = Q . v²
E mesuré
N . mv² mv² m E 2
2
Si le champ électrique (H) dévie les particules avec un rayon de courbure ( R ) et une
vitesse égale à v, alors :
v = e.R.H
m
, d’où e = E . 2 = 1,76 . 108 c/g
m Q R²H²
Expérience de Millikan
Les rayons X ionisent l’huile qui va donc être attirée par les plaques électrifiées.
Sous l’action de la pesanteur, les gouttes tombent (dans le premier compartiment) avec
une vitesse
V = m masse . g accélération due à la pesanteur
6 πɳR
avec 6 π ɳR = résistance de l’air
ɳ = viscosité de l’air
R = rayon de la gouttelette
L’accélération est freinée par la viscosité de l’air
Dans le deuxième compartiment, les gouttelettes sont soumises à une différence de
potentiel. On mesure dans ce cas la vitesse (ascensionnelle qui monte car ≠ de potentiel) des
gouttes :
V‘= q.E–m.g avec q = charges de la goutte
6 π ɳR E = champ électrique entre
les deux plaques.
Le « - m . g » est tout à fait logique puisqu’il faut vaincre la pesanteur pour monter. Le
« ÷ 6 π ɳR » est tout à fait logique puisqu’il faut, une fois encore, vaincre les résistances
de l’air pour se déplacer.
En combinant ces deux vitesses, on trouve une valeur de q égale à un multiple de -1,6 .
10-19 c (Càd la charge de l’électron).
En utilisant les résultats de l’expérience de Thomson ( (e charge)/m = 1,76 . 108 c/g) , il
en déduit que la masse de l’électron vaut 9,11 . 10-31 hg
L’atome que l’on croyait être la particule élémentaire, indivisible de la
chimie pourrait être constitué d’électrons.
Modèle atomique de Thomson (modèle Plum Pudding)
L’atome serait constitué d’un nuage diffus de charges positives et d’électrons chargés
négativement répartis de façon aléatoire dans ce nuage.
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