ATOME
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Atomes et forces atomiques
Tous les atomes et molécules neutres, suffisamment éloignés l'un de l'autre, s'attirent avec une force dont l'énergie potentielle varie comme l'inverse de la sixième puissance de la distance mutuelle. Ce sont les forces d'attraction de Van der Waals, responsables de la cohésion des atomes des liquides ou des gaz rares solidifiés, par exemple dans les cristaux moléculaires d'hydrogène solide.
Ces forces résultent de l'action que le système de charges d'un atome ou molécule neutre produit sur celui d'un autre atome ou molécule. La théorie classique a permis une description intuitive des forces d'attraction de Van der Waals ; on a ainsi classé ces interactions en différents types : a) attraction « dipôle-dipôle », qui agit entre les molécules polaires (possédant un moment électrique dipolaire permanent) ; b) attraction « polarisabilité-polarisabilité », entre les atomes et les molécules neutres et symétriques, c'est-à-dire homopolaires ; c) attraction « dipôle-polarisabilité », entre une molécule polaire et un atome sphériquement symétrique.
La théorie complète de ces forces a été formulée en mécanique quantique. Un modèle simple du système des forces de Van der Waals a été développé à cet égard par London. Cet auteur a étudié les forces qui se produisent entre deux oscillateurs linéaires constitués chacun d'une charge négative vibrant autour d'une charge positive très lourde elle-même en repos. Pour des distances entre les centres des deux oscillateurs, R, très grandes en comparaison avec les dimensions de chaque oscillateur, il apparaît que l'énergie du système se compose de la somme des énergies du point zéro des deux oscillateurs et d'un terme additionnel négatif et inversement proportionnel à la sixième puissance de R.
Quand il y a superposition des nuages de charge de deux systèmes atomiques, des forces d'un autre type entrent en action. Dans le cas de deux couches atomiques saturées, fermées, dans le sens du principe de Pauli, qui se superposent, une force de répulsion très intense apparaît : c' [...]
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Écrit par :
- José LEITE LOPES : professeur de physique nucléaire, université Louis-Pasteur, directeur du groupe physique théorique et hautes énergies du Centre de recherche nucléaire de Strasbourg
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Pour citer l’article
José LEITE LOPES, « ATOME », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 17 juin 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/atome/