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2.3: Comportement des électrons
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Comportement des électrons
 
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2.3: Comportement des électrons

Aperçu

Les électrons sont des particules subatomiques chargées négativement qui sont attirées par une orbite autour du noyau chargé positivement d’un atome. Ils résident dans des endroits qui sont associés à des niveaux d’énergie appelés coquilles et sont ensuite organisés en sous-coquilles et orbitales dans chaque coquille.

Les électrons orbitent autour du noyau

Les électrons se trouvent à des endroits spécifiques à l’extérieur du noyau. La coquille dans laquelle réside un électron indique le niveau d’énergie général de l’électron : ceux qui sont plus proches du noyau ont moins d’énergie, tandis que ceux qui sont plus éloignés, ont plus d’énergie. La sous-coquille décrit plus précisément l’emplacement et le niveau d’énergie de l’électron, et l’orbitale décrit la forme d’une zone de probabilité dans laquelle un électron orbite autour du noyau. Les électrons qui sont les plus proches du noyau ont la plus faible quantité d’énergie, et à mesure que la distance entre l’électron et le noyau augmente, il en va de même de la quantité d’énergie que l’électron transporte. Plus loin du noyau, il y a plus d’espace pour que les électrons orbitent de sorte que les coquilles extérieures puissent contenir plus d’électrons que les coquilles intérieures. Les électrons les plus externes d’un atome résident dans la coquille de valence et sont appelés électrons de valence. Ces électrons forment des liaisons ioniques et covalentes avec d’autres atomes.

Découvrir l’électron

L’électron a été la première particule subatomique à être découverte. À la fin des années 1890, J. J. Thomson a effectué une série d’expériences à l’aide de tubes à rayons cathodiques qui mèneraient à la découverte de l’électron.

Un tube à rayons cathodiques est un tube de verre avec deux électrodes qui sont reliées à une source d’énergie fournissant de l’électricité. Un vide enlève la majeure partie de l’air de l’intérieur du tube, et lorsque la tension est appliquée à travers les électrodes, un faisceau de particules se déplace de l’électrode chargée négativement (cathode) à l’électrode chargée positivement (anode). L’anode a un petit trou de sorte que les rayons peuvent passer à travers. Un revêtement de phosphore à l’extrémité opposée du tube brille lorsque les rayons cathodiques le frappent.

Thomson a dirigé le rayon cathodique entre deux plaques métalliques, l’une avec une charge positive et l’autre avec une charge négative, et a mesuré la position du rayon à l’extrémité du tube. Lorsque le rayon est passé entre les deux plaques, il a été dévié de la plaque chargée négativement, se penchant dans la direction de la plaque chargée positivement. Puisque des charges semblables repoussent et des charges opposées attirent, cela a indiqué que les particules constituant le rayon cathodique ont possédé une charge négative. D’autres expériences visant à calculer le rapport masse-charge des particules cathodiques ont révélé que la masse de chaque particule chargée négativement était minuscule, environ 1/2000 de la masse de tout atome connu. Thomson a donc conclu qu’il doit y avoir beaucoup d’électrons présents dans un atome donné. Plus tard, la découverte de protons et de neutrons expliquerait la distribution de la masse et de la charge neutre globale présente dans un atome.

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