Fiche 14 ETAPES DETERMINANTES POUR LA CONNAISSANCE DE LA STRUCTURE ATOMIQUE LA PREHISTOIRE Les connaissances acquises sont tellement importantes que la préhistoire est subdivisée en âges fondés sur les techniques découvertes. L'ANTIQUITE VIe siècle av. J.-C. THALES (640 546 av. J.-C.), philosophe grec. Il déduit de ses observations des effets de l'aimant et de l'ambre frotté que "Les objets inanimés ont en quelques sorte une âme". IVe siècle av. J.-C. DEMOCRITE (460 370 av. J.-C.), philosophe grec. Il invente la notion de l'atome (atomos en grec). Pour lui, rien ne peut sortir de rien ; tout ce qui existe ne peut être détruit. Tout changement est dû, soit à la combinaison, soit à la séparation d'atomes. Démocrite pensait que les atomes sont en nombre infini et qu'ils ont une variété infinie de formes. Il a entre autres imaginé que les atomes avaient des espèces de crochets pour se lier ensemble. C'est de là que vient la phrase "avoir des atomes crochus avec quelqu'un" lorsqu'on s'entend bien avec autrui. EMPEDOCLE (490 430 av. J.-C.), philosophe grec. FEU chaud Toute matière est une combinaison de quatre éléments fondamentaux : l'eau, l'air, le feu et la terre. sec AIR TERRE froid humide EAU Cette théorie est reprise par ARISTOTE (384 322 av. J.-C.) qui l'améliore (cf. figure à gauche) et régnera pendant plus de 20 siècles à cause de la notoriété d'aristote.
Fiche 14 Ier siècle av. J.-C. LUCRECE (99 55 av. J.-C.), poète et philosophe romain. Les corps, ce sont d'une part les principes simples des choses, les atomes, et d'autre part les composés, formés par ces éléments premiers. Pour ceux-ci, il n'est aucune force qui puisse les détruire... LE MOYEN-AGE Cette période est surtout un temps de développement des techniques. On parle alors d'alchimie (terme qui vient de l'arabe : al kemia = l'art de la terre). C'est aussi la période de la recherche de la pierre philosophale qui était sensée changer les métaux vils en or. Les alchimistes firent d'énormes progrès dans les techniques de laboratoire : distillation, extraction,... LA RENAISSANCE XVIe siècle William GILBERT (1544 1603), médecin et physicien anglais. Il remarque que le verre frotté avec de la soie acquiert les mêmes propriétés que l'ambre : le verre s'électrise. C'est la première apparition du concept d'électricité ; le nom grec de l'ambre jaune (résine fossile de conifères de l'ère tertiaire, rendue célèbre par le film "Jurassic Park") est elektron. XVIIe siècle Robert BOYLE (1627 1691), physicien anglais. Il définit la notion d'élément : "corps primitifs et simples, libres de tout mélange, qui ne sont faits ni d'autres corps ni les uns des autres". Ses travaux conduisent à l'abandon de la théorie d'aristote. 1747 Benjamin FRANKLIN (1706 1790), physicien américain. Il introduit les termes : positif pour tout corps électrisé repoussé par le verre frotté, et négatif pour tout corps électrisé repoussé par la cire à cacheter. 1772 Antoine Laurent de LAVOISIER (1743 1794), chimiste français. Il énonça le principe de la conservation de la masse : "Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme". - 2 -
Fiche 14 1800 Alessandro VOLTA (1745 1827), physicien italien. Il invente la pile électrique (zinc/cuivre et zinc/argent). LES TEMPS MODERNES 1804 John DALTON (1766 1844). Il proposa en 1808 une théorie atomique (on revient à la théorie de Démocrite). Il lui manquait la notion fondamentale de molécule. 1811 Lorenzo Romano Amedeo Carlo AVOGADRO (1776 1856), chimiste italien. Il a pressenti l'existence des molécules. Il énonce une loi de la constitution moléculaire des gaz et émet l'hypothèse selon laquelle des volumes égaux de gaz différents contiennent le même nombre de molécules (à température et pression identiques). 1819 Pierre-Louis DULONG (1785 1838), chimiste français. Alexis-Thérèse PETIT (1791 1820), physicien français. Ils remarquent que, pour la plupart des corps simples solides, le produit de la masse atomique par la chaleur massique est constant (approximativement 25 joules par degré pour 1 u). 1830 Michael FARADAY (1791 1862), chimiste et physicien anglais. Il crée les mots électrolyse, cathode, anode et ion. Il calcule la quantité d'électricité nécessaire à la production de 1 g d'hydrogène : 96'485 coulombs (C) ; cette grandeur sera appelée plus tard le faraday (F). 1869 Dmitri MENDELEÏEV (1834-1907), chimiste russe. Il publie une classification périodique des éléments où ils sont rangés d'après leur masse atomique et leurs propriétés chimiques et physiques. Cette classification comprenait des cases vides correspondant aux éléments non encore découverts ou à ceux dont la masse atomique est inconnue ou mal déterminée. Son travail est à la base de notre tableau périodique moderne. -3-
Fiche 14 1891 William CROOKES (1832 1919), astronome et chimiste anglais. Il observe un courant très intense entre deux électrodes placées dans un tube sous vide. Il appelle ce courant rayons cathodiques. C'est l'ancêtre des tubes cathodiques de nos téléviseurs. 1896 Wilhelm-Conrad ROENGTEN (1845 1923), physicien allemand. Il remarque que le tube de Crookes émet, en plus des rayons cathodiques, un rayonnement puissant capable de traverser le verre, le papier, la chair, mais pas les os ni les métaux. Il l'appelle rayons X. 1896 Henri BECQUEREL (1852 1908), physicien français. Il remarque qu'un minerai d'uranium est capable d'impressionner une plaque photographique, comme les rayons X mais de manière spontanée. 1898 Marie CURIE (1867 1934), chimiste et physicienne polonaise. Elle nomme radioactivité le phénomène découvert par Becquerel. 1899 Ernest RUTHERFORD (1871 1937), physicien anglais. Il montre que le rayonnement radioactif est triple : rayons α, β et γ. - 4 -
Fiche 14 1911 Robert-Andrews MILLIKAN (1868 1953), physicien américain. Il détermine expérimentalement la charge électrique élémentaire puis la masse de l'électron. 1911 RUTHERFORD. Il définit le noyau atomique et son enveloppe électronique à partir d'une expérience au cours de laquelle il bombarde une mince feuille d'or avec des particules α. Il conclut que le diamètre du noyau n'est que le dix millième du diamètre de l'atome. -5-
Fiche 14 1913 Niels BOHR (1885 1962), physicien danois. Il propose une structure électronique de l'atome : l'enveloppe est subdivisée en couches concentriques ; les électrons gravitent sur ces couches. 1919 RUTHERFORD. Il découvre le proton en effectuant la première transmutation de l'azote en oxygène. 1932 James CHADWICK (1891 1974), physicien anglais. Il découvre le neutron. L'existence des neutrons avait déjà été suggérée en 1920 par Rutherford, mais il n'avait pas pu obtenir de preuve expérimentale pour étayer son hypothèse. - 6 -