CHIMIE

© Hachette Livre – H Prépa / Optique, 1 re année, MPSI-PCSI-PTSI –La photocopie non autorisée est un délit
COURS
6
1
Classification périodique des éléments
(*) Le modèle est appelé corps noir : à
température constante, un corps noir est
supposé absorber toutes les radiations
qu’il émet.
l
(nm)
h est la constante de Planck :
h = 6,626.10 –34 J.s
(**) Les métaux peuvent émettre des
électrons lorsqu’ils sont irradiés par des
rayonnements de fréquence appropriée.
1,5.10 14
2 000
INFRAROUGE
3,8.10 14
500
600
800
1 000
VISIBLE
Doc. 1 Spectre de l’atome d’hydrogène
au voisinage du domaine
visible.
7,5.10 14
400
1 Quantification de l’énergie d’un atome
1.1 Interactions matière – rayonnement
La quantification de l’énergie a été introduite en 1900 par M. PLANCK pour interpréter
le rayonnement émis par des corps lorsqu’ils sont chauffés à température
uniforme (*) : il a postulé que les échanges d’énergie entre la matière et un rayonnement
monochromatique de fréquence ne peuvent se faire que par quantités
finies d’énergie appelées quanta.
Un quantum d’énergie correspond à la plus petite énergie qui peut être échangée.
Pour un rayonnement de fréquence ν, cette énergie a pour valeur :
=h.ν
En 1905, pour interpréter l’effet photoélectrique (**) , A. EINSTEIN a extrapolé le
concept de PLANCK en considérant qu’un rayonnement monochromatique de
fréquence est constitué de particules appelées photons.
Un photon est une particule de masse nulle.
L’énergie e de chaque photon de fréquence vaut :
= h .
1.2 Spectre des atomes
1.2.1. Obtention du spectre de l’atome d’hydrogène
Un tube à décharge est un tube de verre muni à ses extrémités de deux électrodes
métalliques et qui contient un gaz sous faible pression (dans le cas considéré, il
s’agit de dihydrogène à une pression proche de 1,5 mbar).
Lorsqu’on applique une tension élevée, de l’ordre de quelques centaines de volts,
entre ses électrodes, un courant formé d’ions et d’électrons traverse le tube qui
devient luminescent.
Des chocs inélastiques se produisent entre ces particules et les molécules de dihydrogène
: certaines de ces molécules vont se dissocier en atomes d’hydrogène. Ces
atomes sont excités lors des collisions et vont se désexciter en émettant des radiations
électromagnétiques. L’analyse, par un prisme ou un réseau, du rayonnement
émis permet d’obtenir le spectre d’émission de l’atome d’hydrogène (doc. 1)
300
1,5.10 15
200
150
ULTRAVIOLET
1.2.2. Spectre de l’atome d’hydrogène et des autres atomes
ν
(Hz)
Le spectre d’émission obtenu pour l’atome d’hydrogène est discontinu : c’est un
spectre de raies. Les fréquences des radiations monochromatiques émises ne peuvent
prendre que certaines valeurs ; elles sont quantifiées.
120
3.10 15
100