Raies de l'atome d'hydrogène. En 1862 Ångström détermine les longueurs d'onde des raies visibles du spectre de l'atome d'hydrogène. En 1885, Balmer établit de façon empirique la relation : 1 / λ(n) = RH( 1 / 4 − 1 / n2) qui permet le calcul de ces longueurs d'onde.
Dans un milieu donné, la fréquence et la longueur d'onde sont liées par la formule : λ=c/f=c*T ou λ est la longueur d'onde en mètre (m), c la célérité de propagation de l'onde en mètre par seconde (m.s-1), f la fréquence (Hz) et T la période (s).
𝐸 est égal à ℎ𝑐 divisé par 𝜆, où 𝐸 est l'énergie du photon, ℎ est la constante de Planck, 𝑐 est la célérité de la lumière dans l'espace libre et 𝜆 est la longueur d'onde du photon. Puisqu'on a 𝐸, ℎ et 𝑐 et qu'on cherche 𝜆, on doit réarranger cette formule en multipliant les deux membres par 𝜆 divisé par 𝐸.
Atome d'hydrogène et ion hydrogénoïde : rappels
Si l'on calcule l'énergie de ce système, on trouve que les niveaux d'énergie possibles de l'atome d'hydrogène sont caractérisés par En = - R/n2 où n = 1, 2, 3, ... et où R est la constante de Rydberg qui vaut R = 13,6 eV.
L'examen détaillé du spectre d'émission de l'hydrogène fut mené par Balmer en 1885. Il put mettre en évidence 35 raies dans le domaine du visible et du proche ultraviolet, dont les longueurs d'onde sont comprises entre 656,46 nm et 364,66 nm. Un spectre continu s'étend en deçà de cette dernière valeur.
Les raies de Balmer
La première raie, Hα a une longueur d'onde 656,2 nm, elle est donc rouge; la seconde, Hβ, est bleue à 486,1 nm, la troisième, Hγ, est violette à 434,0 nm, et ainsi de suite, jusqu'à 364,6 nm. Cette dernière est la longueur d'onde limite de la série de Balmer.
Dans son état fondamental, cet atome n'émet pas de lumière car il occupe l'état de plus basse énergie (fig. 1). Par contre, à basse pression, lorsqu'il est chauffé ou soumis à des décharges électriques, l'hydrogène émet de la lumière dont le spectre présente, dans le visible, des raies colorées.
L'hydrogène (H) est un gaz très léger dont la formule chimique est H2. Très inflammable, il est inodore, incolore, non toxique et non corrosif.
Elle peut se déduire du nom de la molécule. Le « di » de dihydrogène renseigne sur le nombre d'atomes d'hydrogène que contient la molécule de formule brute H2. Tout comme le préfixe « mono » tient pour un seul atome et « tri » pour trois.
E = hν avec : ν = c / λ
h : constante de Planck soit 6,63.10-34 J.s. ν : fréquence en Hz. c : célérité de la lumière dans le vide soit 3,00.108 m/s. λ : longueur d'onde en m.
Il y a deux façon de calculer l'énergie libérée par la transformation nucléaire : ➢ Soit en utilisant la variation de masse : ΔE = [(m(X3) + m(X4)) –(m(X1) + m(X2))]×c² Exemple : voir ci-dessous.
La fameuse relation de de Broglie montrait que la longueur d'onde d'une onde de matière est inversement proportionnelle à la quantité de mouvementquantité de mouvement de la particule (soit la masse multipliée par la vitesse), et, en particulier, λ = h/p.
Par longueurs d'onde croissantes, nous avons les rayons gamma, les rayons X, les ultraviolets, le visible, les infrarouges, les micro-ondes et les ondes radio. Le visible ne concerne qu'une infime partie du spectre électromagnétique, sa gamme de longueurs d'onde est entre 400 et 800 nanomètres.
L'hydrogène est un élément, donc une substance pure. Son atome est extrêmement simple, avec un seul électron et un seul proton.
Un atome d'hydrogène a une masse molaire d'un gramme par mole et il y a deux atomes d'hydrogène dans une molécule d'hydrogène gazeux. La masse molaire de l'hydrogène gazeux est donc de deux grammes par mole. Les unités de moles s'annulent, ce qui nous donne 0,06561 gramme.
En gros, pour trouver le nombre de moles d'un atome dans un composé chimique, il faut que tu utilises la stœchiométrie. Par exemple, si tu as 4 moles de H2O, on sait que pour 1 mole de H2O on a 1 mole de H2. Ainsi, pour 4 moles de H2O on aura 4 moles de H2.
Propriétés: L'hydrogène commun a un poids moléculaire de 2,01594. Comme un gaz, il a une densité de 0,071g/l à 0ºC et à 1 atmosphère. Sa densité relative, comparée à celle d'air, est 0,0695.
Toute les solutions aqueuses (ainsi que l'eau supposée pure) contiennent des ions hydroxyde de formule OH- et des ions hydrogène de formule H+. Ces ions sont produits naturellement par une transformation chimique qui a lieu entre les molécules d'eau.
Un atome d'hydrogène dans le premier état d'énergie excité (n = 2) peut être ionisé par un photon de longueur d'onde inférieure ou égale à 364,6 nm, qui est la limite de la série de Balmer. Cet atome est donc capable d'absorber tous les photons de longueur d'onde plus courte que 364,6 nm.
Cette raie limite correspond à la plus grande transition énergétique que peut effectuer l'électron (au delà, l'atome est ionisé: H+ , c'est pourquoi chaque série est bornée vers les hautes valeurs de ).
Un spectre de raies d'émission est obtenu en décomposant la lumière émise par une source. Les radiations émises apparaissent colorées. Un spectre de raies d'absorption est obtenu en décomposant la lumière ayant traversé un corps. Les radiations absorbées apparaissent noires.