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Modélisation théorique

de composés chimiques.

Crédit :

D.R. L w L'idée que la matière est composée d'éléments insécables est apparue dès le V e siècle avant l'Ère Chrétienne. De 1600 à 1800, le recours à des entités extrêmement petites (molécules ou atomes) pour décrire la matière se trouve sous la plume d'auteurs réputés : Galilée dans "

Il Saggiatore

ou Descartes dans "

Le Monde

En 1808, John Dalton reprend l'idée d'atomes afin d'expliquer les lois chimiques. Dans sa théorie atomique, il fait l'hypothèse que les particules d'un corps simple sont semblables entre elles, mais différentes lorsque l'on passe d'un corps à un autre. Toute réaction chimique doit alors pouvoir être identifiée comme étant un nouvel agencement d'atomes, ces derniers ne subissant aucune altération. En 1897, Joseph John Thomson montre que les rayons cathodiques sont composés de particules massives et chargées négativement : les électrons. Il imagine alors que les atomes sont constitués d'une matière chargée positivement et aussi pleine d'électrons. En 1908, Jean Perrin démontre définitivement que la matière est constituée d'atomes.

En 1911, Ernest Rutherford découvre, en

envoyant des particules sur une feuille d'or, que l'essentiel de la matière atomique est concentrée dans un noyau très petit entouré d'électrons dont le comportement reste à éclaircir. C'est encore lui qui, en 1918, imagine que les noyaux atomiques sont composés de protons, particules beaucoup plus massives que les électrons et chargées positivement. Mais les mesures de masses et de charges des noyaux atomiques démontrent qu'il existe des protons neutres, nommés neutrons dès 1920. James

Chadwick les découvre en 1932.

En 1913, Niels Bohr propose le premier modèle décrivant les niveaux d'énergie des électrons. En 1964, Murray Gell-Mann et Georg Zweig développent la première forme de la théorie des quarks qui ont été mis en évidence en 1968.

HISTORIQUE

© F. Bournaud/CEA-Irfu

Le noyau central

protonsneutrons

électrons

nuage électronique

Un atome d'aluminium (Al)

Représentation symbolique des composants d'un atome

Un noyau d'aluminium

13 électrons

13 protons14 neutrons

REPRÉSENTATION DU

NUAGE

Noyau atomique

Nuage électronique

Le diamètre du

noyau est à peu près 100 000 fois plus petit que celui de l'atome lui-même le noyau concentre quasiment toute la masse de l'atome

Il est

alors appelé ion groupe 1 1 4 2 5 3 6 72

375914

1116
4813
61015
1217

18La-LuAc-Lr

1 34
11

19202122

5723582459256026

612762286329

6430

6531663267336834

6935

703671

555657-71 7273747576777879808182838485862

5678910

131415161718

878889-103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 11812

Ta H Li Be Na

K Ca Sc Ti

LaV CeCr PrMn NdFe PmCo SmNi EuCu GdZn TbGa DyGe HoAs ErSe TmBr YbKr Lu

Rb Sr Y Zr

AcNb ThMo PaTc URu NpRh PuPd AmAg CmCd BkIn CfSn EsSb FmTe MdI NoXe Lr

Cs Ba Hf W Re Os Ir Pt Au HgTi Pb BiPoAtRnHe

B C N O F Ne

AlSi P S Cl Ar

Fr RaRf

DbSg Bh Hs Mt Ds Rg Cn

Uu tFl UupLv

Uus UuoMg1,0079

6,94

19,0122

22,989

8

39,098

340,07844,955947,867

138,905

550,9415

140,11

651,9961

140,907

754,9380

144,24

255,845

[145 ]58,9332 150,3

658,6934

151,96

463,546

157,2

565,38

158,925

369,723

162,50

072,64

164,930

374,9216

167,25

978,96

168,934

279,904

173,05

483,798

174,966

885,467887,6288,905891,224

[227 ]92,9064

232,038

195,96

231,035

9[98]

238,028

9101,07

[237 ]102,9055 [244 ]106,42 [243 ]107,8682 [247 ]112,411 [247 ]114,818 [251 ]118,710 [252 ]121,760 [257 ]127,60 [258 ]126,9045 [259 ]131,293 [262

132,905

10,81

112,010714,006715,999418,998420,1797

26,981

528,085530,973832,06535,45339,948

[223 lithium béryllium sodium potassium calcium scandium titane lanthanevanadium cériumchrome praséodymemanganèse néodymefer prométhiumcobalt samariumnickel europiumcuivre ga doliniumzinc terbiumgallium dys prosiumgermanium holmiumarsenic er biumsélénium thuli umbrome yt terbiumkrypton lutétiumrubidium strontiumyttrium zirconium actin iumniobium thoriummolybdène protactiniumtechnétium uraniumruthénium neptu niumrhodium plutoniumpalladium américiumargent curiumcadmium ber kéliumindium californiumétain einsteiniumantimoine fermiumtellure mendélévium io de nob

éliumxénon

lawrenciumcésiumbaryumhafnium tantale tungstènerhéni umosmium iridium platine ormercurethallium plombbismuthpolonium astate radonhélium bore carbone azote oxygène fluor néon aluminiumsilicium phosphore soufre chlore argon

francium radiumrutherfordiumdubniumseaborgiumbohrium hassiummeitneriumdarmstadtium roentgenium coperniciumununtriumflevoriumununpentium livermorium ununseptium ununoctium

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Fe 55,84
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