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Séance de cours

Structure électronique des atomes : atome d'hydrogène

Dans cours

CH-110: Chimie générale avancée I

Le cours comporte deux parties. Les bases de la thermodynamique des équilibres et de la cinétique des réactions sont introduites dans l'une d'elles. Les premières notions de chimie quantique sur les électrons et les liaisons chimiques, exemplifiées en chim ...

Description

Cette séance de cours couvre la structure électronique des atomes, en se concentrant sur l'atome d'hydrogène. Il se penche sur l'équation de Schrdinger, les fonctions d'onde, les niveaux d'énergie et les nombres quantiques. L'instructeur explique la séparation des variables, des coordonnées sphériques et la relation entre les coordonnées cartésiennes et sphériques.

Enseignant·e·s (7)

Marinella Mazzanti

Philippe Schwaller

Anne-Clémence Corminboeuf

Beat Fierz

Jacques-Edouard Moser

Professeur titulaire en chimie physique, Jacques Moser dirige actuellement le Groupe de dynamique photochimique (Groupe Moser) de l'EPFL. Jacques Moser est diplômé de l'École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL), où il a reçu en 1982 un diplôme d'ingénieur chimiste et en 1986 un doctorat ès sciences pour sa thèse en chimie physique, menée sous la direction du Pr Michael Grätzel. En 1984 et 1985, il effectue deux séjours à l'Université Concordia de Montréal (Canada). A partir de 1986, il rejoint les laboratoires de recherche centraux de Eastman-Kodak Co. à Rochester (New York, USA) et est ensuite associé au Center for photoinduced charge transfer du NSF à l'Université de Rochester. De retour à l'EPFL, Jacques Moser dirige depuis 1991 un groupe de recherche dans le domaine de la photochimie. Il est chargé de cours à partir de 1992 et reçoit en 1998 l'habilitation ès sciences techniques et le titre de privat-docent. Il est nommé professeur titulaire en 2005. L'activité de recherche du Groupe Moser se focalise plus particulièrement sur létude de la dynamique des processus de transfert d'électron induits par la lumière aux interfaces et de séparation de charges dans des semiconducteurs nanostructurés. Le Pr Moser enseigne la chimie générale avancée (Équilibre et réactivité chimiques) en première année aux étudiants en chimie de l'EPFL. Il dispense les cours Photochemistry I et Photochemistry II aux étudiants de Master et des écoles doctorales en chimie, en énergie et en photonique. Lauréat du prix de la fondation Latsis internationale, Jacques Moser est auteur et co-auteur de près de 200 publications dans des revues scientifiques à comité de lecture (H-index = 75). Il a été président de la Société suisse de photochimie et photophysique, membre du comité international de l'European Photochemistry Association, membre de la direction centrale de la Société suisse de chimie (SSC) et membre du comité executif de la division Recherche scientifique de la SSC. Il a été le directeur de la Section de chimie et de génie chimique de l'EPFL et l'un des membres de la direction de la Faculté des sciences de base de 2007 à 2015.

Source officielle

Proximité ontologique

Physique

Physique atomique: Physique atomique

Concepts associés (32)

Atome d'hydrogène

L'atome d'hydrogène est le plus simple de tous les atomes du tableau périodique, étant composé d'un proton et d'un électron. Il correspond au premier élément de la classification périodique. La compréhension des interactions au sein de cet atome au moyen de la théorie quantique fut une étape importante qui a notamment permis de développer la théorie des atomes à N électrons. C'est pour comprendre la nature de son spectre d'émission, discret, alors que la théorie classique prévoyait un spectre continu, que Niels Bohr a introduit en 1913 un premier modèle quantique de l'atome (cf.

Nombre quantique

Les nombres quantiques sont des ensembles de nombres définissant l'état quantique d'un système. Chacun de ces nombres définit la valeur d'une quantité conservée dans la dynamique d'un système quantique. Ce sont des nombres entiers ou demi-entiers, de sorte que les grandeurs observables correspondantes sont quantifiées et ne peuvent prendre que des valeurs discrètes : c'est une différence fondamentale entre la mécanique quantique et la mécanique classique, dans laquelle toutes ces grandeurs peuvent prendre des valeurs continues.

Nombre quantique principal

vignette|Modèle de Bohr illustrant les niveaux d'énergie d'un atome. En mécanique quantique, le nombre quantique principal, noté n, est l'un des quatre nombres quantiques décrivant l'état quantique des électrons dans les atomes. Il s'agit d'un nombre entier non nul, c'est-à-dire vérifiant . Chaque nombre n est associé à une couche électronique dans l'atome : couche K pour , couche L pour , couche M pour La distance moyenne de l'électron au noyau atomique croît en fonction de n : la couche K est ainsi la plus profonde dans l'atome, et les autres couches s'organisent de manière concentrique autour du noyau.

Nombre quantique secondaire

En mécanique quantique, le nombre quantique secondaire, noté l, également appelé nombre quantique azimutal, est l'un des quatre nombres quantiques décrivant l'état quantique d'un électron dans un atome. Il s'agit d'un nombre entier positif ou nul lié au nombre quantique principal n par la relation : . Il correspond au moment angulaire orbital de l'électron, et définit les sous-couches électroniques des atomes, tandis que le nombre quantique principal n définit les couches électroniques.

Équation de Schrödinger

L'équation de Schrödinger, conçue par le physicien autrichien Erwin Schrödinger en 1925, est une équation fondamentale en mécanique quantique. Elle décrit l'évolution dans le temps d'une particule massive non relativiste, et remplit ainsi le même rôle que la relation fondamentale de la dynamique en mécanique classique. Au début du , il était devenu clair que la lumière présentait une dualité onde-corpuscule, c'est-à-dire qu'elle pouvait se manifester, selon les circonstances, soit comme une particule, le photon, soit comme une onde électromagnétique.

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