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Résumé PACES fiches UE1 Pr.Melnyk
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Fiches UE1 cours du Pr.Melynk S1
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zepto1919 : Rutherford met atto
en évidence lefemto
proton. pico nano micro milli centi déci
10-21 10-18 10-15 10-12 10-9 10-6 10-3 10-2 10-1
1932 : Chadwick met en évidence leàneutron.
Constantes connaitre en UE1
Nombre
1969 : Murray Gell-Mann d’Avogadro
formule : Nquarks(6
la théorie des sortes23différentes)
A = 6,022.10 mol-1
-34
- Le quark «Constante de Planck
up » représente : hcharge
+2/3 de la = 6,63.10 J.s
élémentaire
Constantes à connaitre : -1
.mol-1
- Le quark «Constante des gaz
down » représente -1/3parfaits :R=
de la charge 8,31 J.K
élémentaire
8 -1
Célérité
à Un proton est alors dede
constitué la2lumière
quarks « :up
c »=et3.10 m.s« down » ce qui donne bien une char
1 quark
positive en tout / Un neutron est lui constitué de 1 quark « up » et 2 quarks « down » pour arriver à
Évolution des modèles de l’atome 3) Rappels sur l’atome
- Égyptiens + hindous : théorie corpusculaire = petits grains de sables insécables
- Démocrite : atome = petite particule indivisible
Taille d’un atome -10
- M-Âge : plus de modèle corpusculaire -> 4 éléments ≈ 1 angström soit 10 m
-15
- 1804 : théorie de Dalton -> classification
Taille du noyau de 20 éléments ≈ 1 femtomètre soit 10 m
1. Un élément est composé
Chargede petites particules indivisibles (atomes)
élémentaire e = 1,6.10
-19
C
2. Les atomes d’un mm élément
Charge = même masse et comportement chimique
de l’électron -e
3. Les atomes d’éléments ≠ sont ≠ par leur masse et leur comportement chimique
4. Molécule = 2 ou + atomes
Masse de identiques
l’électron ou non -31
9,1.10 kg
5. Réaction = organisation des atomes pr former des molécules différentes
Nucléons Protons + neutrons
- 1897 : Thomson -> découverte des e-
- m(e-)=m(H)/1837 Charge proton
+e
- Charge(e-
1907 : Thomson -> plum-pudding neutron
baignent dans un milieu de charges positives) Neutre : 0C
-27
- Masse
XXè : Rutherford et Marsden proton = masse
-> matière lacunaire (feuille d’or, particule α) 1,67.10 kg
neutron = 2000 m e-
- XXè : Rutherford -> modèle planétaire : e- tournent autour d’un noyau positif très dense
- 1919 : Rutherford -> protons, 1932 : Chadwick -> neutrons ≈ Masse du noyau
- Masse de l’atome (les électrons ont une masse négligeable comparés aux protons e
1969 : Murray Gell-Mann -> quarks up (+2/3) et down (-1/3)
dans le noyau)
Rappels sur l’atome : Volume de l’atome
A = nombre masse = nombre nucléons ≈ Volume du cortège électronique
- Taille : 1A Z = n°atomique = nombre protons et électrons
- Taille noyau : 1fm Le nucléide X est caractérisé par un Z et un
- Charge e- : 1,6.10(-19) N (neutrons) = A - Z
- Masse e- : 10(-30) Z : numéro atomique Nombre de protons et donc d’électrons pour l’atome (Attentio
- Masse proton : 1,67.10(-27)
A : nombre de masse Nombre de nucléons (protons + neutrons
Masse atomique (u.m.a) N nombre de neutrons N=A-Z
Un élément Espèce atomique ayant même Z.
Isotopes Z= A≠
Isobares A= Z≠
Noyau et instabilité : si Z>83
Isotones N identique soit A-Z=
- Désintégration du noyau oun quantité
créationded’un nouvel atome avec émission d’unm/M
matière en
rayonnement
Avec : m la masse en grammes (g)
moles (mol) - M en gramme par mole (g.mol-1) ou u.m.a. qui est la masse
Théorie quantique de Planck (1900)
u.m.a. : de masse
= unité
1/12 ème de la masse atomique d’un atome de Carbone 12 = 1
- Découverte des quanta = particule d’E (grain, paquet)
atomique
- Lumière émise par un corps noir sous forme de quanta Masse en u.m.a tenant compte des itosopes=masse
- Fréquence et E inversement proportionnelles à la λ (aug chaleur -> lumière blanche)
- L’E ne peut pas prendre n’importe quelle valeur : E!"##$
quantifiée
&$' #(''$' &$' )'"*"+$'.(-".&(./$
'"##$ &$' (-".&(./$' &$' )'"*"+$'
soit :
Masse atomique de l’élément
E = h.ν = hc/λ = mc2 λ = c/ν
Exemple : Le carbone contient 98,9% de 12C et 1,1
67,6.9: ; 9,9.9<
Modèle de Bohr : hydrogènes et hydrogénoïdes 0 123 4 =
9==
= 12,011 u.m.a
- e- en mvt autour du noyau : trajectoire circulaire stable à une distance r et à une E donnée
- Notion de couche : les chgt d’E provoquent des sauts discontinus d’un niv d’E à un autre
- État fondamental = plus près du noyau
Scanned w
• Lyman : En —> E1 (UV)
• Balmer : En —> E2 (visible)
• Paschen : En —> E3 (IR)
, Onde associée : Louis de Broglie
- Généralisation d’un dualisme onde-particule à tt particule subatomique en mvt rapide (e-)
λ = h / mv
ORBITALES ATOMIQUES
FO
Principe d’incertitude Heinsenberg
- Impossible de connaître la trajectoire d’une particule subatomique
dP = enΨ2 rapide
. dV
mvt
- Définition densité de probabilité de psce
- Fonction d’onde ψ(x,y,z) : unique, finie, continue
FORMULE DE LA DENSITE D
PR
∆x. ∆p•≥ h/2π Ψ2 la densité de prob
dP = Ψ2. dV • dV la variation de volu
∆x. ∆v ≥ •h / 2πΨ. m
la fonction d’onde.
Équation de Schrödinger :
- Terme NRJq + géométrique PRINCIPE D’INCERTITUDE D
∆x. ∆p ≥ h/2π= 1 OA = zone de l’espace où ψ2 élevée
- Solution = 1 jeu (n ; l ; m)
• ∆x correspond à la po
b) Equation de Schrödinger 1926
∆x.quantiques
Nombres ∆v ≥ h: / 2π . m • ∆p correspond à la qu
• m est la masse en kg
Notation Valeurs Notes
—> couche électronique (K,L,M) =
• ∆v est la vitesse en m
Principal .n n>0 période
2n2 e- / couche 2 e- / OA
Secondaire —> sous-couche (s,p,d,f) (n, l, m) = 1 OA
.l 0 ≤ l ≤ n-1
(azimuthal) Détermine la forme de l’OA
b) Equation de Schrödinger 1926
2l+1 valeurs
Magnétique .m -l ≤ m ≤ l Chimie
Détermine l’orientation de l’OA générale – Pr Melnyk :
02/09 + Cours N°1 2h
Spin .s ± 1/2 e- parallèle ou anti-arallèle • Un terme éne
(n, l, m, s) = 1 e-
n l m Nb d’OA • N’admet que
Nb total d’OA (dégénérescence)
1
0
0
c) Nombres
1
quantiques 1 l’énergie
4• La condition
0 0 1
2
1 -1, 0, 1 3
3
0
1
0
-1, 0, 1
1
3 9 (esp : probab
2 -2, -1, 0, 1, 2 5
0 0 1
16 • Solution = 1 j
1 3
4
2
-1, 0, 1
-2, -1, 0, 1, 2
Nombre quantique principal
5 : n>0
3 7
-3, -2, -1, 0, 1, 2, 3
est élevée =
Ce tableau est le tableau de dégénérescence valable uniquement pour les hydrogénoïdes (= atomes ou ions avec un
seul e-)
• s ne peut prendre que 2 valeurs. (Indépendant de n)
• Il est parallèle (1⁄2) ou antiparallèle (-1⁄2).
c) NombresSpinquantiques
: s = -1⁄2 ou 1⁄2
• 1 jeu de 4 nombres quantiques définit un électron à
l’état fondamental. Ce jeu est lui aussi unique pour un
, l’électron en
• La courbe re
• l’électron
Un pic indiqu en
OA 2s : • n=2, l donné
= 0, m
rayon
• IlUn
existe une
pic indiqu
• probabilité
rayon
Une donné
dépress de
Rpstation géométrique des OA : nodale dans •
OA Xs : OA Xp : • n=X, l =•••0,• m
Une dépress To
T
OA
OA Xp
Xp:: • • P
OA Xp : • Ilnodale
existe dans
•••X-1•To
P
OAs OAp OAd •
• Il
Il
OA Xp : Plu
un •
Il un•
n=2, l=1, m=-1/0/1 n=3, l=2, m= -2,-1,0,1,2
n=1, l=0, m=0 OAd: :n=3,
Ø OAd
Ø n=3,l=2,
l=2,
m=m= un
-2,-1,0,1
-2,-1,0,1,2
-> 3OA Ø ->
Ø
5OA
OAd
OAd ::n=3,
n=3,l=2,
l=2,m=
m=-2,-1,0,1,2
-2,-1,0,1,2
Ø OAp : n=2, l=1, m= -1,0,1 donc 3OA • La courbe re
dz2Ø
OA dz
OA 2
2::
OAd : n=3, l=2, m= -2,-1,0,1,2 d
OAdz
dz2 :: l’électron en
OA 2pxØ: OAp : n=2, l=1, m= -1,0,1
OA donc 3OA
OA dz2 :
• Un pic indiqu
OA 2px : • Bilobe selon l’axe x. • •1
rayon donné
• Probabilité maximale en tout point •• du1
•• 1Le B
•• Bilobe
Le selon
signe l’axe x.
est relatif à•la fonction d’ond
•
• Probabilité maximale en tout •• du
Une dépress
point L
l’é
l’électron. Il est importantnodale
pour la form
•dans Le
• Le signe est relatif à la fonction d’ond l’
l’é
l’électron. Il est important pour la form
OA 2py :
OA dx2-y2 :
OAdx
OA
OA -y22::
dx22-y
OA 2py : OA dx2-y2 :
Chimie générale – Pr Melnyk :
OAp +: Cours
Ø 02/09 n=2, l=1, 2h -1,0,1•donc
N°1m= Bilobe
3OA selon l’axe y.
• 1
• Bilobe selon l’axe y. •
•• •11B
OA 2px :
ation géométrique des OA OA 2pz : • Bilobe selon l’axe x.
• Probabilité maximale en tout point du
, l=0, m=0 OA 2pz : • dxy
OA Le: signe est relatif à la fonction d’ond
OA
OA
OA
dxy
dxy ::::
l’électron. Il est important pour la form
sphériques • dxy
OA dxy
Bilobe selon l’axe z.
• Bilobe selon l’axe z.
n= X, l=0, m=0 OA 2py : • B
• n=1, l = 0, m= 0 à (1 ;0 ;0)
••• Bil
B
• Symétrie sphérique : la probabilité de présence est la •
même dans les 3 dimensions de l’espace.
• Bilobe selon l’axe y.
OA dxz :
• n=2, l = 0, m=0 à (2 ;0 ;0)
OA dxz
OA dxz
dxz:::
• Il existe une coque nodale
OA 2pz(un: nœud est un endroit où la
OA dxz :
probabilité de présence est strictement nulle).
• B
• n=X, l = 0, m=0 à (X ;0 ;0) • Bilobe selon l’axe z. • • Bil
• B
• Il existe X-1 coques nodales.
•
OA dyz :
OA dyz :
• La courbe représente la probabilité de présence de OAdyz
OA dyz::
l’électron en fonction du rayon. • B
OA dyz : • Bil
•• B
• Un pic indique que cette probabilité est maximale pour le • S
• •SiR
rayon donné. •• Re
S
m
R
m=
• Une dépression indique un nœud et donc une coque • m
nodale dans les 3 dimensions de l’espace.
- Bilobes - 2 Bilobes selon les
- Signe relatif à la fonction d’onde et non
Symétrie X-1 coques axes
à la proba de psce - 3 bilobes selon les
sphérique
, l=1, m= -1,0,1 donc 3OA nodales - Pas de coque nodale
- bissectrices des axes
Volume des bilobes augmente avec X
•
Atomes poly
Bilobe électroniques
selon l’axe x. : levée de dégénérescence
• Probabilité maximale en tout point du bilobe.
• Le signe est relatif à la fonction d’onde et non à la probabilité de présence de
l’électron. Il est important pour la formation des liaisons.
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