NivEnMc2

Système du Québécium

Les niveaux d’énergie des atomes, l’énergie de liaison et la relation E=Mc2.

Pierre Demers

Traduction interdite

28 décembre 2010

Résumé. L’énergie accumulée dans un atome du fait de la réunion de ses constituants n’est pas positive, ce qui serait une condition d’instabilité. Elle est négative ce qui est une condition de stabilité. Elle est d’autant plus importante que l’atome est plus massif. Elle est une énergie de liaison.

Pour l’atome H, plus les paramètres nlm sont élevés, plus le niveau d’énergie est élevé. À la limite, il y a rupture du lien électron-noyau et ionisation. Pour un atome différent, l’usage est de le désigner par les paramètres de l’électron le plus faiblement lié et par suite le plus disponible pour les liaisons avec d’autres atomes, qu’on appelle l’électron de valence. Il a un caractère nslm en plus d’un numéro d’ordre z désignant la charge du noyau. Dans un modèle plausible et approximatif d’un tel atome, cet électron subit l’effet d’une charge positive unité de son cœur renfermant z-1 électrons et z protons. Son potentiel de 1^re ionisation n’est dans aucun cas très élevé, le plus élevé est voisin de 24,6 ev pour He. Quant aux potentiels de 2^e, 3^e ionisation etc, certains sont beaucoup plus élevés comme ceux qui se manifestent lors d’émission de rayons X, en ev ils valent approximativement 13,6. Ils atteignent et dépassent 100.000 ev aux grandes valeurs de z. L’ionisation totale de Fe26 requiert de l’ordre de 10 kev.

Cela signifie que l’énergie accumulée dans un atome par la réunion de ses constituants est d’autant plus négative qu’il est plus massif. Il serait donc bien fautif de dire que cette énergie augmente avec z. (À moins de sous-entendre que l’on veut confondre énergie positive et énergie négative!) Elle est une énergie de liaison.

En revanche, il est indubitable qu’un atome z a plus d’énergie que l’atome z-1 à cause de la relation E=Mc2 si on recourt à des unités distinctes pour M et pour E. Il a en effet un électron et un proton de plus et le plus souvent aussi un neutron suppplémentaire, soit près de 2 unités de masse ou de 2 Mev en unités énergétiques. Par exemple, l’énergie de Ca20 est supérieure d’approximativement 4 unités à celle K19.

Le meilleur, sinon le seul moyen de formuler l’énergie accumulée d’un atome est d’écrire, en unités appropriées, la différence entre sa masse totale et la masse au repos de ses constituants. On peut convenir de considérer comme ses constituants z+1 particules: son noyau et ses z électrons. Nous omettons le facteur c2.

énergie accumulée de l’atome zslmn au repos

=

énergie totale de l’atome zslmn au repos

-masse du noyau au repos

-z fois la masse d’un électron au repos

Cette énergie accumulée est négative et vaut entre -13,6 ev pour H et de l‘ordre de -400 kev pour z=120.

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