En atommodell er en teoretisk fremstilling av atomets egenskaper . Faktisk er det atom svært liten, og selv om det er XXI th århundre enheter som tillater å observere og manipulere det direkte, er det vanskelig å identifisere alle sine modeller var propriétés.plusieurs foreslått gjennom årene. For personlige forskning vi er kommer til å spore historien til atommodeller fra den aller første modellen til den nåværende modellen og bringe dens grenser.
De gamle grekerne var interessert i materiens natur . EMPEDOCLE Agrigento (i retning av V th århundre BC. ) At materialet var sammensatt av fire komponenter : vann, luft, land og brann. Democritus (460-370 f.Kr.) hevdet at materien var sammensatt av små partikler som han kalte atomos (udelelig i gammelgresk). Tvert imot hevdet Aristoteles (384-322 f.Kr.) at materie var uendelig delelig. Av filosofiske grunner dominerte Aristoteles teori frem til XIX - tallet.
For å xviii th århundre, Antoine Lavoisier (1743-1794) fastslår at, i løpet av en kjemisk reaksjon , er vekten av reaktantene er lik massen av produkt>. Denne observasjonen kommer ofte til uttrykk med uttrykket: "Ingenting går tapt, ingenting skapes, alt blir forvandlet". Selv om vitenskapen har gjort betydelige fremskritt siden da, er det et prinsipp som forblir tro mot XXI th århundre.
I 1808 lærte John Dalton om Lavoisiers arbeid og foreslo en modell som tok opp grunnideen til Democritus 'atommodell: materie består av udelbare partikler. Han utviklet atommodellen Dalton som er basert på noen få prinsipper:
I 1897 studerte JJ Thomson stråleformering i katodestrålerør . Fra studiene konkluderer han med at negative partikler sirkulerer der. Disse partiklene, kalt " elektroner ", kommer fra atomet og løsnes lett fra det. Han foreslår en atommodell som tar hensyn til eksistensen av elektroner: Thomson-atommodellen . Ifølge Thomson ser atomet ut som en rosinmuffin: deigen inneholder atomens positive ladning, og druene representerer elektronene. Atomer er derfor ikke lenger utelelig, men de andre egenskapene som er oppgitt av Dalton, forblir sanne.
I 1911 studerte Ernest Rutherford radioaktivitet . På den tiden visste forskere at alfastråler var elektrisk positive. Rutherford var interessert i plasseringen av elektroner i kjernen og bestemte seg for å bombardere et tynt gullblad med alfastråler. Han spådde at strålene ville bli avbøyd litt av elektronene, men fant ut at noen få alfastråler "spratt" som om de hadde møtt en vegg, mens flertallet av de andre passerte gjennom arket. Å vite at partiklene av den samme elektriske ladning frastøte, kom han frem til at atom besto av en kjerne liten, solid og positivt ladet og elektronene dreid rundt tilfeldig kjerne. Observasjonene hans førte ham til å lage Rutherfords atommodell .
Imidlertid har denne modellen en stor feil. Dette er fordi de negativt ladede elektronene skal tiltrekkes av den positivt ladede kjernen. Hvis det var tilfelle, ville det gå veldig kort tid før de negative og positive partiklene berører hverandre og avslutter atomets eksistens.
I samme periode studerer Niels Bohr utslippsspekteret produsert av forskjellige kjemiske elementer. Han merker blant annet at det samme kjemiske elementet alltid avgir de samme karakteristiske linjene . For ham kan disse linjene bare være et resultat av bevegelige elektroner som låner noen få presise "skinner": elektroniske orbitaler . Det var i 1913 at han publiserte sin modell av atomet: Bohr-modellen (også kalt "Rutherford-Bohr atommodell"). I følge hans modell kommer lyset som produseres av atomer fra elektroner som "stiger opp" på orbitaler lenger borte fra kjernen, og som, når de faller, avgir lys: de utfører elektroniske overganger .
Selv om det forklarer de karakteristiske linjene så vel som praktisk talt all atomenes atomer som ble observert tidligere, klarte ikke Bohrs modell å forklare hvorfor kjernen ikke sprengte, siden den besto av protoner som vokser tilbake.
I 1913 bestemte Henry Moseley (1887-1915) eksperimentelt antall røtter i hvert element ved hjelp av røntgenstråler. Fra denne oppdagelsen klassifiserer vi elementene i stigende rekkefølge av atomnummer. Denne klassifiseringen basert på atomets struktur gjør at vi bedre kan forklare hvorfor visse elementer har lignende egenskaper. referanse: synergi manuell: 2 nd syklus av sekundær ( 2 nd år) elevhåndboken STE p.:32 (referanse)
I 1932 oppdaget James Chadwick en ny partikkel med null elektrisk ladning: nøytronen . Dens rolle er nettopp å "stikke" protonene. Bohrs modell kan lett tilpasses for å ta hensyn til denne nye partikkelen. Den forenklede atommodellen dukket opp. Det sies å være forenklet fordi andre mer komplekse modeller dukket opp senere.
De kvantemekanikk , vitenskapen som studerer oppførselen til saken på svært liten skala, måtte forklare atomer. Til tross for kompleksiteten, vant Schrödingers modell. Faktisk krever bruken det utmerket mestring av avanserte matematiske begreper, men denne modellen forklarer nøyaktig all atomenes atferd.
På 1960-tallet gjorde standardmodellen sitt utseende. Det forklarer, i tillegg til elektronet, protonet og nøytronen, eksistensen av flere subatomære partikler.
I XXI th århundre, er teoretiske fysikere aktivt søker en modell som forklarer det som vanligvis kalles universet . Flere teorier har dukket opp i et forsøk på å beskrive det med presisjon: superstrengsteori , sløyfekvantum , ikke-kommutativ geometri anvendt på fysikk, etc.