Où les électrons obtiennent-ils de l’énergie pour tourner autour du noyau d’un atome ?

1658727144 Ou Les Electrons Obtiennent Ils De Lenergie Pour Tourner Autour Du

<p> &lbrack;ad&lowbar;1&rsqb;<br &sol;>&NewLine;<&sol;p>&NewLine;<div itemprop&equals;"articleBody" id&equals;"article-body">&NewLine;<p>Un atome est mieux visualisé comme un noyau serré et dense entouré d&rsquo&semi;électrons bourdonnants et en orbite&period; Cette image amène immédiatement à une question &colon; comment les électrons continuent-ils à tourner autour du noyau sans jamais ralentir &quest; <&sol;p>&NewLine;<p>C&rsquo&semi;était une question brûlante au début du XXe siècle&comma; et la recherche de la réponse a finalement conduit au développement de <u>mécanique quantique<&sol;u> lui-même&period;<&sol;p>&NewLine;<aside class&equals;"hawk-nest" data-render-type&equals;"fte" data-skip&equals;"dealsy" data-widget-type&equals;"seasonal"&sol;>&NewLine;<p>Au début du XXe siècle&comma; après d&rsquo&semi;innombrables expériences&comma; les physiciens commençaient tout juste à dresser un tableau cohérent de la <u>atome<&sol;u>&period; Ils ont réalisé que chaque atome avait un noyau dense&comma; lourd et chargé positivement entouré d&rsquo&semi;un nuage de minuscules électrons chargés négativement&period; Avec cette image générale à l&rsquo&semi;esprit&comma; leur prochaine étape consistait à créer un modèle plus détaillé&period;<&sol;p>&NewLine;<p><strong>Lié&colon; <&sol;strong><u><strong>Des « molécules gravitationnelles » étranges pourraient orbiter autour de trous noirs comme des électrons tourbillonnant autour d&rsquo&semi;atomes<&sol;strong><&sol;u><&sol;p>&NewLine;<p>Dans les premières tentatives de ce modèle&comma; les scientifiques se sont inspirés de la <u>système solaire<&sol;u>qui a un « noyau » dense &lpar;le <u>Soleil<&sol;u>&rpar; entouré d&rsquo&semi;un « nuage » de particules plus petites &lpar;les planètes&rpar;&period; Mais ce modèle a introduit deux problèmes importants&period; <&sol;p>&NewLine;<p>D&rsquo&semi;une part&comma; une particule chargée qui accélère émet <u>un rayonnement électromagnétique<&sol;u>&period; Et parce que les électrons sont des particules chargées et qu&rsquo&semi;ils accélèrent pendant leurs orbites&comma; ils devraient émettre un rayonnement&period; Cette émission entraînerait une perte d&rsquo&semi;énergie des électrons et une spirale et une collision rapides avec le noyau&comma; <a rel&equals;"nofollow noopener" href&equals;"http&colon;&sol;&sol;labman&period;phys&period;utk&period;edu&sol;phys222core&sol;modules&sol;m6&sol;production&lowbar;of&lowbar;em&lowbar;waves&period;html" target&equals;"&lowbar;blank" data-url&equals;"http&colon;&sol;&sol;labman&period;phys&period;utk&period;edu&sol;phys222core&sol;modules&sol;m6&sol;production&lowbar;of&lowbar;em&lowbar;waves&period;html"><u>selon l&rsquo&semi;Université du Tennessee à Knoxville<&sol;u><&sol;a><span class&equals;"sr-only"> &lpar;s&rsquo&semi;ouvre dans un nouvel onglet&rpar;<&sol;span>&period; Au début des années 1900&comma; les physiciens estimaient qu&rsquo&semi;une telle spirale intérieure prendrait moins d&rsquo&semi;un billionième de seconde&comma; ou une picoseconde&period; Puisque les atomes vivent évidemment plus longtemps qu&rsquo&semi;une picoseconde&comma; cela n&rsquo&semi;allait pas fonctionner&period;<&sol;p>&NewLine;<p>Un deuxième problème&comma; plus subtil&comma; concernait la nature du rayonnement&period; Les scientifiques savent que les atomes émettent des radiations&comma; mais ils le font à des fréquences spécifiques très discrètes&period; Un électron en orbite&comma; s&rsquo&semi;il suivait ce modèle du système solaire&comma; émettrait plutôt toutes sortes de longueurs d&rsquo&semi;onde&comma; contrairement aux observations&period;<&sol;p>&NewLine;<h2 id&equals;"the-quantum-fix">La solution quantique<&sol;h2>&NewLine;<p>Le célèbre physicien danois Niels Bohr a été le premier à proposer une solution à ce problème&period; En 1913&comma; il a suggéré que les électrons dans un atome ne pouvaient pas avoir n&rsquo&semi;importe quelle orbite qu&rsquo&semi;ils voulaient&period; Au lieu de cela&comma; ils devaient être verrouillés sur des orbites à des distances très spécifiques du noyau&comma; <a rel&equals;"nofollow noopener" href&equals;"https&colon;&sol;&sol;www&period;nobelprize&period;org&sol;prizes&sol;physics&sol;1922&sol;bohr&sol;facts&sol;" target&equals;"&lowbar;blank" data-url&equals;"https&colon;&sol;&sol;www&period;nobelprize&period;org&sol;prizes&sol;physics&sol;1922&sol;bohr&sol;facts&sol;"><u>selon l&rsquo&semi;entrée de citation du prix Nobel pour son prix ultérieur<&sol;u><&sol;a><span class&equals;"sr-only"> &lpar;s&rsquo&semi;ouvre dans un nouvel onglet&rpar;<&sol;span>&period; De plus&comma; il a proposé qu&rsquo&semi;il y avait une distance minimale qu&rsquo&semi;un électron pouvait atteindre et qu&rsquo&semi;il ne pouvait pas se rapprocher du noyau&period;<&sol;p>&NewLine;<p>Il n&rsquo&semi;a pas simplement sorti ces idées d&rsquo&semi;un chapeau&period; Un peu plus d&rsquo&semi;une décennie auparavant&comma; le physicien allemand Max Planck avait proposé que l&rsquo&semi;émission de rayonnement puisse être « quantifiée »&comma; ce qui signifie qu&rsquo&semi;un objet ne pouvait absorber ou émettre un rayonnement que par morceaux discrets&comma; et n&rsquo&semi;avait aucune valeur qu&rsquo&semi;il voulait&comma; <a rel&equals;"nofollow noopener" href&equals;"http&colon;&sol;&sol;hyperphysics&period;phy-astr&period;gsu&period;edu&sol;hbase&sol;mod6&period;html" target&equals;"&lowbar;blank" data-url&equals;"http&colon;&sol;&sol;hyperphysics&period;phy-astr&period;gsu&period;edu&sol;hbase&sol;mod6&period;html"><u>selon la page de référence HyperPhysics de la Georgia State University<&sol;u><&sol;a><span class&equals;"sr-only"> &lpar;s&rsquo&semi;ouvre dans un nouvel onglet&rpar;<&sol;span>&period; Mais la plus petite taille de ces morceaux discrets était une constante&comma; connue sous le nom de constante de Planck&period; Avant cela&comma; les scientifiques pensaient que ces émissions étaient continues&comma; ce qui signifie que les particules pouvaient rayonner à n&rsquo&semi;importe quelle fréquence&period; <&sol;p>&NewLine;<p>La constante de Planck a les mêmes unités que le moment cinétique ou le moment d&rsquo&semi;un objet se déplaçant dans un cercle&period; Bohr a donc importé cette idée aux électrons en orbite autour d&rsquo&semi;un noyau&comma; en disant que la plus petite orbite possible d&rsquo&semi;un électron serait égale au moment cinétique d&rsquo&semi;exactement une constante de Planck&period; Des orbites plus élevées pourraient avoir deux fois cette valeur&comma; ou trois fois&comma; ou tout autre multiple entier de la constante de Planck&comma; mais jamais une fraction de celle-ci &lpar;donc pas 1&comma;3 ou 2&comma;6 et ainsi de suite&rpar;&period;<&sol;p>&NewLine;<figure class&equals;"van-image-figure inline-layout" data-bordeaux-image-check&equals;"">&NewLine;<div class&equals;"image-full-width-wrapper">&NewLine;<div class&equals;"image-widthsetter" style&equals;"max-width&colon;1920px&semi;">&NewLine;<p class&equals;"vanilla-image-block" style&equals;"padding-top&colon;56&period;25&percnt;&semi;"><picture><source type&equals;"image&sol;webp" alt&equals;"Planck's constant written out in a notebook&period;" class&equals;" lazy-image-van" onerror&equals;"if&lpar;this&period;src &amp&semi;&amp&semi; this&period;src&period;indexOf&lpar;'missing-image&period;svg'&rpar; &excl;&equals;&equals; -1&rpar;&lbrace;return true&semi;&rcub;&semi;this&period;parentNode&period;replaceChild&lpar;window&period;missingImage&lpar;&rpar;&comma;this&rpar;" data-normal&equals;"https&colon;&sol;&sol;vanilla&period;futurecdn&period;net&sol;livescience&sol;media&sol;img&sol;missing-image&period;svg" data-srcset&equals;"https&colon;&sol;&sol;cdn&period;mos&period;cms&period;futurecdn&period;net&sol;ayZUddGZzo4duJZ3EJasgY-320-80&period;jpg&period;webp 320w&comma; https&colon;&sol;&sol;cdn&period;mos&period;cms&period;futurecdn&period;net&sol;ayZUddGZzo4duJZ3EJasgY-480-80&period;jpg&period;webp 480w&comma; https&colon;&sol;&sol;cdn&period;mos&period;cms&period;futurecdn&period;net&sol;ayZUddGZzo4duJZ3EJasgY-650-80&period;jpg&period;webp 650w&comma; https&colon;&sol;&sol;cdn&period;mos&period;cms&period;futurecdn&period;net&sol;ayZUddGZzo4duJZ3EJasgY-970-80&period;jpg&period;webp 970w&comma; https&colon;&sol;&sol;cdn&period;mos&period;cms&period;futurecdn&period;net&sol;ayZUddGZzo4duJZ3EJasgY-1024-80&period;jpg&period;webp 1024w&comma; 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Les électrons&comma; comme toutes les particules de matière&comma; se comportent à la fois comme des particules et comme des ondes&period; Alors que nous pourrions imaginer un électron comme une petite planète en orbite autour du noyau&comma; nous pouvons tout aussi bien l&rsquo&semi;imaginer comme une onde enroulée autour de ce noyau&period;<&sol;p>&NewLine;<p>Les vagues dans un espace confiné doivent obéir à des règles particulières&period; Ils ne peuvent pas avoir n&rsquo&semi;importe quelle longueur d&rsquo&semi;onde&semi; ils doivent être constitués d&rsquo&semi;ondes stationnaires qui s&rsquo&semi;insèrent dans l&rsquo&semi;espace&period; C&rsquo&semi;est comme quand quelqu&rsquo&semi;un joue d&rsquo&semi;un instrument de musique &colon; si vous épinglez les extrémités d&rsquo&semi;une corde de guitare&comma; par exemple&comma; seules certaines longueurs d&rsquo&semi;onde conviendront&comma; vous donnant les notes séparées&period; De même&comma; l&rsquo&semi;onde électronique autour d&rsquo&semi;un noyau doit s&rsquo&semi;adapter&comma; et l&rsquo&semi;orbite la plus proche pour un électron d&rsquo&semi;un noyau est donnée par la première onde stationnaire de cet électron&period;<&sol;p>&NewLine;<p>Les développements futurs de la mécanique quantique continueraient à affiner cette image&comma; mais le point fondamental demeure &colon; un électron ne peut pas se rapprocher d&rsquo&semi;un noyau car sa nature mécanique quantique ne lui permet pas de prendre moins de place&period;<&sol;p>&NewLine;<h2 id&equals;"adding-up-the-energies">Additionner les énergies<&sol;h2>&NewLine;<p>Mais il existe une manière complètement différente d&rsquo&semi;examiner la situation qui ne repose pas du tout sur la mécanique quantique &colon; il suffit de regarder toutes les énergies impliquées&period; Un électron en orbite autour d&rsquo&semi;un noyau est électriquement attiré par le noyau &semi; il est toujours rapproché&period; Mais l&rsquo&semi;électron a aussi de l&rsquo&semi;énergie cinétique&comma; qui fonctionne pour envoyer l&rsquo&semi;électron s&rsquo&semi;envoler&period;<&sol;p>&NewLine;<p>Pour un atome stable&comma; ces deux sont en équilibre&period; En fait&comma; l&rsquo&semi;énergie totale d&rsquo&semi;un électron en orbite&comma; qui est une combinaison de sa cinétique et <u>énergies potentielles<&sol;u>&comma; est négatif&period; Cela signifie que vous devez ajouter de l&rsquo&semi;énergie à l&rsquo&semi;atome si vous voulez supprimer l&rsquo&semi;électron&period; C&rsquo&semi;est la même situation avec les planètes en orbite autour du soleil &colon; pour retirer une planète du système solaire&comma; il faudrait ajouter de l&rsquo&semi;énergie au système&period;<&sol;p>&NewLine;<p>Une façon de voir cette situation est d&rsquo&semi;imaginer un électron « tombant » vers un noyau&comma; attiré par sa charge électrique opposée&period; Mais à cause des règles de la mécanique quantique&comma; il ne peut jamais atteindre le noyau&period; Alors il reste bloqué&comma; en orbite pour toujours&period; Mais ce scénario est autorisé par la physique&comma; car l&rsquo&semi;énergie totale du système est négative&comma; ce qui signifie qu&rsquo&semi;il est stable et lié&comma; formant un atome de longue durée&period; <&sol;p>&NewLine;<p><em>Publié à l&rsquo&semi;origine sur Live Science le 21 janvier 2011 et réécrit le 22 juin 2022&period;<&sol;em><&sol;p>&NewLine;<&sol;div>&NewLine;<p>&lbrack;ad&lowbar;2&rsqb;<br &sol;>&NewLine;<br &sol;><a href&equals;"https&colon;&sol;&sol;www&period;livescience&period;com&sol;32427-where-do-electrons-get-energy-to-spin-around-an-atoms-nucleus&period;html&sol;">Source link <&sol;a><&sol;p>&NewLine;

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