Lumière et matière – Première S – Cours

Cours de 1ère S sur la matière et la lumière en physique chimie

Quantification de l’énergie d’un atome

  • L’atome ne peut exister que dans certains états d’énergie bien identifiés : on dit que l’énergie dans un atome est quantifiée.
  • Les différents niveaux d’énergie d’un atome sont représentés sur un diagramme de niveaux d’énergie.

Les énergies y sont exprimées en électronvolts (eV) ; 1 eV = 1,06 x 10-19 J.

  • Le niveau d’énergie le plus faible d’un atome est associé à son état stable, appelé état fondamental (n = 1). Les niveaux d’énergie plus élevés sont associés aux états excités de l’atome. Lorsque n tend vers l’infini, l’énergie est maximale, choisie nulle par convention : l’atome est alors ionisé.

Interprétation des spectres atomiques

  • Dans le spectre d’émission d’un atome, chaque raie correspond à une transition au cours de laquelle l’atome, initialement dans un état excité d’énergie , se désexcite en passant à un niveau inférieur . Le quantum d’énergie ΔE qu’il perd est émis sous forme d’une radiation électromagnétique de longueur d’onde λ telle que :

Avec ΔE en Joules (J)  et λ en mètres (m).

  • De même, un atome n’est pas susceptible d’absorber que les rayonnements de longueur d’onde apportant l’énergie nécessaire pour le faire passer à un niveau d’énergie supérieur. Ceci explique l’existence des spectres d’absorption de raies et justifie qu’ils soient le complémentaires de ceux d’émission.
  • L’énergie d’ionisation est l’énergie à fournir à un atome dans son état fondamental (n = 1) pour que son électron périphérique arrive à l’infini avec une vitesse nulle :
  • Si on envoie un photon de fréquence v sur un atome dans son état fondamental, deux cas peuvent se présenter :
  • Si alors le photon est absorbé s’il apporte exactement l’énergie correspondant à une transition, sinon il est simplement diffusé.
  • Si alors le photon est toujours absorbé, l’atome est ionisé et l’électron périphérique est éjecté avec une énergie cinétique.

Le spectre solaire

  • Lorsque la lumière émise par la surface du Soleil traverse l’atmosphère du Soleil (appelée chromosphère), les atomes présents absorbent les longueurs d’onde correspondant à leurs sauts d’énergie, d’où la présence de raies sombres dans le spectre. Afin d’analyser la composition de l’atmosphère du Soleil, il suffit d’associer à chaque raie l’atome qui en est à l’origine.

 



Lumière et matière – Première S – Cours   rtf

Lumière et matière – Première S – Cours   pdf

Tables des matières Lumière et matière - Interaction lumière matière - Couleurs et images - Physique - Chimie : Première S - 1ère S