Modèle d'Ernest Rutherford:l'atome est une sphère pleine de matière : "La matière est essentiellement constituée de vide. Les électrons tournent autour d'un noyau positif, comme les planetes du système solaire tournent autour de notre étoile , le soleil ."
Au quatrième siècle avant notre ère, le philosophe Démocrite (460-370 av. J.C.) pense que la matière est formée de grains de matière indivisibles : les atomes. En grec, le mot atomos signifie : « que l'on ne peut diviser ». Pour lui, les atomes sont éternels, pleins, mais pas tous semblables.
Thomson sur les tubes cathodiques démontra que tous les atomes contiennent de minuscules particules chargées négativement : les électrons. Le modèle atomique de Thomson consistait en de multiples électrons chargés négativement baignant dans une "soupe" de charge positive.
1926 : le modèle quantique
Il faut abandonner le concept de trajectoire de l'électron. Celui-ci est délocalisé dans le nuage électronique : on parle de probabilité de présence de l'électron autour du noyau.
Cette théorie présente l'atome comme un noyau autour duquel gravitent des électrons, qui déterminent les propriétés chimiques de l'atome. Les électrons ont la possibilité de passer d'une couche à une autre, émettant un quantum d'énergie, le photon. Cette théorie est à la base de la mécanique quantique.
Niels Bohr (1885-1962).
Rutherford imagina alors un atome constitué d'un noyau chargé positivement et contenant la majorité de la masse de l'atome, et séparé par du vide, des électrons tournant autour comme des planètes autour d'une étoile. C'est le modèle planétaire de l'atome.
Aristote affirme que la matière est divisible à l'infini, contrairement à ce que disait Démocrite, qui pense qu'il existe des particules indivisibles, les atomes. Aristote pense aussi que la matière est constituée de quatre éléments : la terre, le feu, l'air et l'eau.
Les origines philosophiques de la notion d'atome
On l'attribue à Empédocle, Démocrite, Leucippe, puis Épicure. Leurs conceptions d'une structure atomique de la matière ne procédaient pas d'observations ni d'expériences scientifiques au sens actuel, mais d'intuitions.
L'atomisme de Leucippe et Démocrite revu et corrigé
Bien que l'atomisme ait ses partisans en Grèce antique, il est rejeté plus tard par des philosophes influents, comme Platon et Aristote, et ne redevient populaire qu'à la révolution scientifique des XVIIe et XVIIIe siècles.
En prolongeant les idées de Leucippe dont il a été l'élève, Démocrite développe une théorie matérialiste mécaniste, l'atomisme, qui considère la matière comme constituée d'atomes indivisibles et éternels. Le vide existe, c'est ce qui permet le mouvement des atomes.
L'hypothèse de Démocrite est reprise en 1805 par John Dalton. Selon lui, l'atome se limite à une sphère dure, pleine de matière. Il explique les réactions chimiques comme des assemblages ou des réarrangements d'atomes.
L'histoire des découvertes scientifiques sur la matière
Le philosophe Démocrite est parmi les premiers, au cinquième siècle avant JC, à envisager l'existence de particules de matière. Il parle déjà de briques indivisibles de matière qu'il appelle « atomes ».
La Physique Quantique, science de l'infiniment petit, a zoomé dans la matière jusqu'à la plus petite échelle possible avec les moyens disponibles aujourd'hui… pour ne trouver que du vide. "La matière n'existe pas. C'est la grande découverte qu'on a fait en 1924.
De cette expérience, nous pouvons déduire que la matière est une structure lacunaire. Elle est constituée essentiellement de vide, et c'est pour cela que la plupart des particules ne sont pas déviées. Il existe de même des îlots de charge positive qui repoussent les particules α.
Avec Aristote, la matière n'est plus seulement la cause plus ou moins indésirable du devenir – ce rhume qu'il faudrait soigner et interrompre –, elle devient un principe et un principe d'ordre sans lequel le devenir ne peut pas trouver sa théorie : loin que la matière s'oppose à l'ordre, elle permet, au contraire, de ...
Démocrite propose une théorie selon laquelle la matière est constituée de particules trop petites pour être visibles baptisées atomes. Pour le philosophe Empédocle d'Agrigente la matière est constituée d'une combinaison de 4 éléments: l'eau, l'air, la terre et le feu.
L'image donnée par Bohr est totalement fausse de nos jours car elle maintient la notion d'électron localisé sur une orbite dans un atome presque vide, alors que l'électron est sous forme d'onde entourant le noyau et remplissant l'espace disponible.
Le modèle fut invalidé par l'expérience de la feuille d'or de 1909, qui fut interprétée par Ernest Rutherford en 1911 comme montrant l'existence d'un très petit noyau dans l'atome de charge positive très élevée (assez pour contrebalancer les 79 charges négatives des électrons), ce qui le conduisit par la suite à ...
Le modèle atomique de Rutherford-Bohr représente l'atome en indiquant le nombre de protons dans le noyau ainsi que le nombre d'électrons sur chacune des couches électroniques.
Des particules élémentaires de plus en plus petites
Coup de théâtre : l'atome est divisible. Petit à petit sont mis à jour le proton et le neutron. Dans les années 1930, les scientifiques, persuadés qu'il est impossible d'aller plus loin et de diviser plus la matière, les nomment "particules élémentaires".
Dalton entreprit alors d'appliquer la théorie à la chimie. Après la controverse entre Proust et Berthollet, les chimistes commençaient d'accepter l'idée que les substances pures se combinent selon des proportions définies et multiples de leur masse.
8. Il est impossible de diviser une goutte d'eau à l'infini puisqu'à la fin on tombera sur une molécule d'eau.
Ernest Rutherford était un physicien et chimiste néo-zélandais qui, lors de ses recherches sur l'uranium, a découvert l'émission de rayons alpha et bêta. Cette découverte a apporté une contribution majeure à la théorie atomique moderne.