Radiation électromagnétique

Thèmes abordés

Radiation électromagnétique, théorie de Maxwell, longueur d'onde, ondes électromagnétiques, chimie analytique, spectrophotométrie, spectre atomique, mécanique quantique

Résumé du document

D'après la théorie de Maxwell (1860), le rayonnement électromagnétique est créé par le mouvement oscillatoire d'une charge électrique. Ce mouvement périodique produit un champ électrique d'intensité E et un champ magnétique d'intensité H se propageant sous forme d'onde dans le vide à la vitesse de la lumière C. C'est le cas de la lumière où les 2 champs oscillent conjointement à 90° l'un par rapport à l'autre dans la direction de propagation.

Extraits

[...] Spectre atomique de l'hydrogène Spectre continu : couvre toutes les longueurs d'onde Spectre discret : contient seulement quelques longueurs d'onde Pour trouver le spectre d'émission de l'hydrogène, il faut faire passer un arc électrique dans une ampoule contenant de l'H Les molécules H2 absorbent d'énormes quantités d'énergie provoquant non seulement la rupture de la liaison H-H mais aussi l'excitation des atomes ou même l'ionisation de ceux-ci. H2 H + H L'atome excité revient sous son état fondamental en émettant un rayonnement sous forme de raies bien définies. Ces raies sont détectées grâce à des plaques photos. On observe ce qu'on appelle un spectre de raies. [...]

[...] Les changements d'orbites sont quantifiés. La rotation de l'électron sur son orbite engendre un moment angulaire dont la valeur est bien déterminée pour chaque orbite : L = m . V . r = n . h ( n = entier) 2 PI Calcul du rayon et de l'énergie des orbites de Bohr Si l'électron se trouve en équilibre sur son orbite, il y a équilibre entre les forces d'attraction de l'é- par le noyau (force coulombienne) et la force centrifuge : m V² = Z e² εo = cste électrique ou permittivité du vide r 4 PI εo r² force centrifuge force coulombienne m V² = Z e² 4 PI εo r Quant à l'énergie totale de l'é- sur son orbite, elle est égale à la somme de l'Ecin et de l'Epot. [...]

[...] Plus tard, Einstein les appela photons. Lorsqu'on chauffe un corps, on fournit de l'énergie permettant aux atomes de s'exciter, c'est-à-dire de passer d'un niveau fondamental à un niveau excité. Le retour vers le fondamental s'accompagne d'émission d'ondes électromagnétiques dont l'énergie est quantifiée : ∆E = h V = h c λ On chauffe et on monte de niveau d'excitation. Dès qu'un niveau d'excitation est atteint, la matière émet une lumière de couleur différente. Plus on chauffe, plus le nombre de molécules qui montent d'un niveau est grand. [...]

[...] Donc une orbitale ne peut contenir que 2 é- et ils doivent avoir des spins opposés. Principe d'Aufbau Comme les protons sont ajoutés un par un au noyau pour construire les éléments, les électrons sont ajoutés de la même façon aux orbitales « type hydrogène » H : 1 s1 et H2 : 1s² Exemple avec Li : H = 1s1 Li = 1s² 2s1 ils ont la même transmission ils sont dans la même colonne du tableau Lorsqu'elles sont remplies, inversion 4s - 3d Règle de Hund La configuration de plus basse énergie pour un atome est celle qui présente le maximum d'électrons non appariés permis par le principe de Pauli dans une combinaison particulière d'orbitales dégénérées. [...]

[...] Dans l'atome d'hydrogène, les électrons ne peuvent occuper que certains niveaux d'énergie. Si tous les niveaux d'énergie étaient permis, on observerait un spectre d'émission continu. ∆E = E2 - E h . V l'E potentielle change selon que l'é- soit sur telle ou telle couche si un é- change de couche et ∆E = h . V Modèle de Bohr Bohr formula une description de l'atome d'hydrogène qui expliquait avec succès le spectre atomique de l'hydrogène tel que nous venons de le décrire. [...]