Niveaux d'énergie discrets d'un atome et spectres de raies

Terminale Technologique · Physique-Chimie Terminale Technologique

À retenir

• Niveaux d'énergie d'un atome quantifiés (discrets) : E_n. • Règle de transition : E = |E_p - E_n| = h = hc/. • Émission : l'atome descend d'un niveau supérieur vers un niveau inférieur et expulse un photon. • Absorption : l'atome absorbe un photon d'énergie exacte E pour monter de niveau. • Un photon dont l'énergie ne correspond à AUCUNE différence entre deux niveaux ne peut pas être absorbé.

Le cours

1. Postulat de Bohr et quantification atomique Un atome ou une molécule ne peut pas posséder n'importe quelle valeur d'énergie : son énergie interne est quantifiée. Elle ne prend que des valeurs discrètes E_n représentées sur un diagramme de niveaux d'énergie : • L'état fondamental E_1 est le niveau de plus basse énergie, le plus stable. • Les états excités E_n (n > 1) sont des niveaux temporaires d'énergie supérieure. • L'état ionisé (E = 0) correspond à l'arrachement d'un électron au-delà duquel l'atome devient un ion positif. 2. Émission et absorption résonante de photons La transition entre deux niveaux E_p et E_n (avec E_p > E_n) s'accompagne obligatoirement de l'échange d'un photon unique d'énergie exactement égale à la différence : E = E_p - E_n = h = h c/ • Émission : désexcitation du niveau supérieur E_p vers E_n avec création d'un photon d'énergie E (raie brillante d'émission). • Absorption : un photon incident d'énergie rigoureusement égale à E est absorbé, faisant passer l'électron de E_n à E_p (raie sombre d'absorption). 3. Signature spectrale d'une espèce chimique L'ensemble des longueurs d'onde émises ou absorbées constitue une empreinte digitale exclusive de l'élément chimique. Cela permet l'analyse par spectroscopie d'émission (lampes spectrales à décharge au sodium ou au mercure) et l'analyse chimique élémentaire en métallurgie.

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