ATOME

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

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' [...]


1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 14 pages



Médias de l’article

Composants de base de l'atome

Composants de base de l'atome
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Modélisation de l'atome d'uranium

Modélisation de l'atome d'uranium
Crédits : Istituto Geografico De Agostini

photographie

Max Planck

Max Planck
Crédits : Hulton Archive/ Getty Images

photographie

Énergie du photon

Énergie du photon
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Afficher les 15 médias de l'article





Écrit par :

  • : professeur de physique nucléaire, université Louis-Pasteur, directeur du groupe physique théorique et hautes énergies du Centre de recherche nucléaire de Strasbourg

Classification


Autres références

«  ATOME  » est également traité dans :

DESCRIPTION DE L'ATOME

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 104 mots

Ernest Rutherford (1871-1937) propose en 1911 un modèle planétaire de l'atome. L'interprétation des résultats expérimentaux obtenus par ses collaborateurs Hans Geiger et Ernest Marsden sur la déviation violente des rayons α une mince feuille d'or lui permet de comprendre qu'un atome est constitué d'un noyau ext […] Lire la suite

AGRÉGATS, physico-chimie

  • Écrit par 
  • Jean FARGES, 
  • Rémi JULLIEN
  •  • 1 608 mots
  •  • 7 médias

Dans le chapitre « Agrégats atomiques et moléculaires »  : […] En laboratoire, les agrégats sont produits de diverses manières : condensation d'un gaz par détente, impact d'ions ou d'un faisceau laser sur une surface, évaporation thermique. Ensuite, ils peuvent être déposés sur un support, mais le plus souvent ils sont entraînés par un flux gazeux (ou accélérés, s'ils sont chargés) et dirigés vers une enceinte où on les étudie « en vol ». Parmi les nombreuses […] Lire la suite

ALLIAGES

  • Écrit par 
  • Jean-Claude GACHON
  •  • 7 350 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Modélisation des alliages »  : […] Le problème permanent des métallurgistes est l'impossibilité, encore quasi totale, de prévoir théoriquement et économiquement un diagramme d'équilibres de phases. Les diagrammes connus ont tous été établis d'abord expérimentalement, en mettant les composants en contact et en suivant leur évolution au moyen de techniques diverses. L'exemple de la figure , dans laquelle les pointillés traduisent l' […] Lire la suite

BOHR ATOME DE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 370 mots
  •  • 1 média

Deux ans après avoir soutenu sa thèse sur la théorie électronique des métaux, le physicien danois Niels Bohr (1885-1962) écrit en 1913 trois articles fondamentaux qui révolutionnent la compréhension de la structure de la matière. Le premier, paru le 5 avril dans le Philosophical Magazine , est titré « Sur la constitution des atomes et des molécules ». Bohr prend pour point de départ la découvert […] Lire la suite

ATOME HABILLÉ

  • Écrit par 
  • Bernard CAGNAC
  •  • 425 mots

La théorie de l'« atome habillé » est une méthode de mécanique quantique permettant de calculer de manière simple et facile à interpréter les phénomènes qui se produisent lorsqu'un atome interagit avec un champ électromagnétique très intense résonnant ou voisin d'une résonance (la résonance est le cas où l'énergie d'un photon h ν est égale à la différence d'énergie E 2  — E 1 entre deux états de […] Lire la suite

ATOMIQUE PHYSIQUE

  • Écrit par 
  • Philippe BOUYER, 
  • Georges LÉVI
  •  • 6 703 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « La nouvelle physique atomique »  : […] Depuis le début du xx e  siècle, la physique quantique n'a cessé de surprendre, d'intriguer et d'émerveiller. Elle permet, entre autres, de réconcilier les descriptions ondulatoires et corpusculaires, irréductiblement contradictoires en physique classique. Depuis le début du xxi e  siècle, les physiciens savent désormais manipuler les atomes pour utiliser cette dualité. Ils parviennent à capturer […] Lire la suite

ATOMIQUE THÉORIE

  • Écrit par 
  • Pierre LASZLO
  •  • 1 433 mots

Dans le chapitre « Les conjectures de Dalton »  : […] La première conjecture, riche d'une longue tradition, remontant aux philosophes de l'Antiquité, tels qu'Épicure ou Lucrèce, pose la matière comme faite d'atomes. La deuxième conjecture est l'indiscernabilité de ces corpuscules. Les atomes d'un même élément sont tous identiques, mais les éléments se distinguent les uns des autres par des atomes différents. Les atomes de fer, par exemple, diffèrent […] Lire la suite

ATOMISME

  • Écrit par 
  • Jean GREISCH
  •  • 1 360 mots
  •  • 4 médias

Deux mille ans avant la naissance de la théorie atomique moderne, des penseurs grecs ont forgé la notion d'atome pour désigner les éléments premiers, insécables et indestructibles dont se compose toute réalité. La tradition voit dans Leucippe l'ancêtre mythique d'une philosophie qui, au v e  siècle avant J.-C., tente de concilier l'être un et immobile des Eléates (Parménide, Xénophane, Zénon) a […] Lire la suite

BANDES D'ÉNERGIE THÉORIE DES

  • Écrit par 
  • Daniel CALÉCKI
  •  • 949 mots

Dans un atome isolé, les électrons se répartissent, en obéissant au principe de Pauli, entre des niveaux d'énergie bien déterminés, pratiquement sans largeur. Quand on rapproche par la pensée N atomes (avec N  ∼ 10 23 ) pour construire un solide et qu'on oublie l'interaction entre les atomes, on est en droit de dire que chaque niveau atomique d'énergie ε i donne naissance à N niveaux équivalents […] Lire la suite

BASES DE LA THÉORIE ATOMIQUE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 199 mots
  •  • 1 média

Le physicien et chimiste anglais John Dalton (1766-1844) expose en 1808 l'hypothèse atomique dans son ouvrage A New System of Chemical Philosophy . Il y écrit que « du rapport des poids dans la masse du composé, on peut déduire les poids relatifs des particules ultimes, ou atomes, des corps, et avec cette donnée, le poids et le nombre de ces atomes vont se montrer dans d'autres combinaisons ». Dal […] Lire la suite

BOHR NIELS (1885-1962)

  • Écrit par 
  • Léon ROSENFELD
  •  • 3 126 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « Théorie de la constitution des atomes »  : […] La découverte des électrons, particules environ 2 000 fois plus légères que l'atome d'hydrogène et portant toutes la même quantité de charge électrique négative, avait conduit les physiciens, dès le début de ce siècle, à concevoir l'atome comme un système complexe, formé d'une distribution de masse et de charge positive et d'un certain nombre d'électrons liés à cette masse par l'attraction électr […] Lire la suite

BOROPHÈNE

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 986 mots
  •  • 1 média

Le borophène est une feuille de bore dont l’épaisseur est celle d’un seul atome. Comme le graphène à base de carbone, sa structure bidimensionnelle en fait un matériau de choix pour de futures applications tirant parti de ses remarquables propriétés électroniques. Mais, contrairement au graphène qu’on peut extraire d’un échantillon de graphite naturel, il est introuvable sous forme naturelle. Pré […] Lire la suite

BOSE-EINSTEIN CONDENSATION DE

  • Écrit par 
  • Elisabeth GIACOBINO
  •  • 2 756 mots

Dans le chapitre « La recherche de la condensation de Bose-Einstein »  : […] Plusieurs équipes scientifiques avaient entrepris une recherche de longue haleine pour mettre en évidence cette condensation dans des conditions proches de celles d'un gaz parfait. Pionniers dans cette véritable quête du Graal, Dan Kleppner et ses collaborateurs au M.I.T. avaient choisi l'hydrogène comme particule à condenser. En effet, les atomes d'hydrogène soigneusement préparés, avec leurs sp […] Lire la suite

CHIMIE - Histoire

  • Écrit par 
  • Élisabeth GORDON, 
  • Jacques GUILLERME, 
  • Raymond MAUREL
  •  • 11 163 mots
  •  • 7 médias

Dans le chapitre «  La stœchiométrie »  : […] Le rôle de Lavoisier ne s'est pas limité à donner une nouvelle vision de l'ordre matériel, il a donné en même temps un nouveau style au travail du chimiste qui désormais introduit le quantitatif dans le qualitatif. À vrai dire, c'est à la clarté prestigieuse des exposés qu'il faut imputer l'illustration de cette nouvelle exigence qui s'annonçait déjà : l'attestent notamment les travaux de Kirwan e […] Lire la suite

CHU STEVEN (1948- )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 509 mots

Le physicien américain Steven Chu est né le 28 février 1948 à Saint Louis (Missouri). Après des études à l'université de Rochester, puis à l'université de Californie à Berkeley, il soutient sa thèse de doctorat en 1976 sur l'observation de la violation de la parité dans les transitions atomiques, une des preuves expérimentales de la théorie unifiant les interactions électromagnétiques et faibles. […] Lire la suite

COHEN-TANNOUDJI CLAUDE (1933- )

  • Écrit par 
  • Étienne GUYON
  •  • 764 mots

Prix Nobel de physique 1997, professeur au Collège de France où il occupe la chaire de physique atomique et moléculaire de 1973 à 2004 après avoir exercé à la faculté des sciences de Paris, mais aussi membre de l'Académie des sciences (1981) et médaille d'or du C.N.R.S. (1996), Claude Cohen-Tannoudji épouse avec évidence sa double vocation de chercheur et d'enseignant. Son nom est associé au déve […] Lire la suite

CONTINUITÉ ET DISCONTINUITÉ, physique

  • Écrit par 
  • Jean-Marc LÉVY-LEBLOND
  •  • 1 228 mots

Dans le chapitre « L'hypothèse atomique »  : […] Si l'on s'intéresse maintenant, non plus aux propriétés des choses, mais à leur nature même, les apparences sensibles nous contraignent, dirait-on, à accepter d'emblée la dualité du continu et du discontinu. Comment percevoir le monde autrement que formé d'objets séparés et individualisés : les cailloux du chemin, les grains de blé, les étoiles du ciel, faits chacun d'une substance étendue et cont […] Lire la suite

COPENHAGUE ÉCOLE DE

  • Écrit par 
  • Bernard d' ESPAGNAT
  •  • 730 mots
  •  • 2 médias

On regroupe sous ce nom les physiciens théoriciens qui, entre 1920 et 1930, après avoir élaboré la mécanique quantique, mirent en évidence ses aspects les plus révolutionnaires par rapport aux concepts en vigueur jusqu'alors et furent les instigateurs d'un très profond débat épistémologique qui se poursuit encore actuellement. La description statistique des phénomènes atomiques et nucléaires doit- […] Lire la suite

CORNELL ERIC A. (1961- )

  • Écrit par 
  • Bernard PIRE
  •  • 404 mots

Physicien américain, co-lauréat avec Carl Wieman et Wolfgang Ketterle du prix Nobel de physique 2001 pour la découverte du premier condensat de Bose-Einstein. Né le 19 décembre 1961 à Palo Alto (Californie), Eric A. Cornell est le fils d'un professeur de génie civil au Massachusetts Institute of Technology (M.I.T.) de Cambridge (États-Unis). Après avoir commencé ses études supérieures en physique […] Lire la suite

Voir aussi

Les derniers événements

15-19 novembre 2011 • France • Accord électoral et programmatique entre les socialistes et les écologistes.

. Le volet programmatique de l'accord aborde diverses questions, telles que l'introduction d'une dose de proportionnelle aux élections législatives. Concernant le nucléaire, l'accord prévoit la réduction de 75 p. 100 à 50 p. 100 de la part de l'atome dans la production d'électricité et la fermeture [...] Lire la suite

Pour citer l’article

José LEITE LOPES, « ATOME », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 28 février 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/atome/