Générateur de schéma de l'atome selon le modèle de Bohr
Des schémas de l'atome de Bohr pour les 20 premiers éléments, ions et isotopes, avec protons et neutrons comptés dans le noyau et électrons sur des couches 2, 8, 8, plus les diagrammes de Bohr-Rutherford. Rédigé pour les sciences au collège.
Exemples du modèle de Bohr
Quatre atomes selon le modèle de Bohr : magnésium annoté, carbone simplifié, H, Li et Na comparés, et une fiche aux couches vides. Chaque image est un rendu réel de son prompt ; cliquez pour le charger et le modifier.
Le modèle de Bohr du sodium, et comment le dessiner pour n'importe quel élément
Le schéma annoté présenté ici est un atome de sodium 23. Tous les éléments de l'hydrogène au calcium se dessinent avec les mêmes quatre étapes ; seuls les nombres changent.
- 1
Compter le noyau
Le numéro atomique 11 donne 11 protons ; le nombre de masse, 23 − 11, donne 12 neutrons.
- 2
Deux électrons sur la première couche
Un atome neutre a un électron par proton, ici 11, et la couche la plus interne en prend 2, son maximum.
- 3
Huit sur la deuxième
Les 8 suivants se répartissent régulièrement sur le deuxième cercle, qui est alors plein.
- 4
Le reste sur la couche externe
Il reste un électron pour la couche 3 : l'unique électron de valence du sodium, celui qu'il perd pour devenir Na⁺.
Le modèle de Bohr élément par élément : de l'hydrogène au calcium, ions, isotopes et spectres
D'un modèle de Bohr à l'autre, ce qui change, c'est le nombre de couches, le remplissage de la couche externe et le contenu du noyau. Le tableau plus bas donne chaque élément jusqu'au calcium ; voici les groupes qui se dessinent différemment.
Modèle de Bohr de l'hydrogène et de l'hélium
Période 1 : une seule couche. Hydrogène 1 : 1 proton, 0 neutron, 1 électron ; c'est le seul atome courant sans neutron. Ses isotopes ne diffèrent que par le noyau : le deutérium a 1 neutron, le tritium 2. Hélium 4 : 2 protons, 2 neutrons, 2 électrons, qui remplissent la première couche ; cette couche externe pleine explique que l'hélium ne réagisse pas.
Modèle de Bohr du lithium au néon
Période 2 : deux couches, 2 électrons sur la première et 1 à 8 sur la deuxième. Lithium 7 3 p, 4 n, 2, 1 · béryllium 9 4 p, 5 n, 2, 2 · bore 11 5 p, 6 n, 2, 3 · carbone 12 6 p, 6 n, 2, 4 · azote 14 7 p, 7 n, 2, 5 · oxygène 16 8 p, 8 n, 2, 6 · fluor 19 9 p, 10 n, 2, 7 · néon 20 10 p, 10 n, 2, 8. Beaucoup de cours placent les quatre premiers électrons externes un par un, en haut, à droite, en bas, à gauche, avant d'en apparier un : le carbone montre alors quatre électrons célibataires, comme dans son schéma de Lewis.
Modèle de Bohr du sodium à l'argon
Période 3 : trois couches, 2 et 8 sur les deux internes et 1 à 8 sur la troisième. Sodium 23 11 p, 12 n, 2, 8, 1 · magnésium 24 12 p, 12 n, 2, 8, 2 · aluminium 27 13 p, 14 n, 2, 8, 3 · silicium 28 14 p, 14 n, 2, 8, 4 · phosphore 31 15 p, 16 n, 2, 8, 5 · soufre 32 16 p, 16 n, 2, 8, 6 · chlore 35 17 p, 18 n, 2, 8, 7 · argon 40 18 p, 22 n, 2, 8, 8. Attention à l'argon : son isotope courant est l'argon 40, il a donc 22 neutrons, quatre de plus que de protons.
Modèle de Bohr du potassium et du calcium
Quatre couches. Potassium 39 : 19 p, 20 n, 2, 8, 8, 1. Calcium 40 : 20 p, 20 n, 2, 8, 8, 2. La quatrième couche commence alors que la troisième n'en compte que 8, parce que l'orbitale 4s est plus basse en énergie que la 3d ; la troisième couche ne se remplit vers 18 qu'à partir du scandium, qui est 2, 8, 9, 2. Dessinez K et Ca avec 8 électrons sur le troisième cercle, pas 9 ni 10.
Modèle de Bohr d'un ion
Même noyau, autre nombre d'électrons. Na⁺ : 11 p, 12 n, 10 électrons, 2, 8 ; la couche externe a disparu. Cl⁻ : 17 p, 18 n, 18 électrons, 2, 8, 8. Mg²⁺ est 2, 8 ; O²⁻ (8 p, 8 n) et F⁻ (9 p, 10 n) sont aussi 2, 8, la structure du néon ; Ca²⁺ est 2, 8, 8. Placez l'ion entre crochets, la charge en haut à droite. Pour montrer la liaison ionique, dessinez Na et Cl côte à côte avec une flèche qui fait passer l'électron externe du sodium sur le chlore.
Modèle de Rutherford-Bohr et isotopes
Un modèle de Bohr qui détaille le noyau : 11 p⁺ et 12 n⁰ dans un cercle pour le sodium, les électrons en points sur les cercles autour, souvent avec le symbole et le nombre de masse à côté. C'est la présentation à utiliser pour les isotopes, qui ont la même répartition électronique et ne diffèrent que par le noyau : le carbone 12 a 6 neutrons et le carbone 14 en a 8, tous deux dessinés 2, 4 ; le chlore 35 a 18 neutrons et le chlore 37 en a 20, tous deux 2, 8, 7.
Niveaux d'énergie de l'hydrogène et série de Balmer
Le schéma pour lequel Bohr a construit son modèle. Les niveaux ont pour énergie −13,6 eV / n² : −13,6 eV pour n = 1, −3,40 pour n = 2, −1,51 pour n = 3, −0,85 pour n = 4, de plus en plus rapprochés quand n augmente. Un électron qui retombe sur n = 2 donne les raies de Balmer, visibles : 656 nm rouge depuis n = 3, 486 nm bleu-vert depuis n = 4, 434 nm et 410 nm violettes depuis n = 5 et 6. Les retombées sur n = 1 donnent la série de Lyman, dans l'ultraviolet, celles sur n = 3 la série de Paschen, dans l'infrarouge. Dessinez-le en cercles reliés par des flèches, ou en échelle d'énergie.
Répartition électronique des 20 premiers éléments selon le modèle de Bohr
Protons, neutrons de l'isotope le plus abondant et électrons par couche, de l'hydrogène au calcium : les nombres qui servent à vérifier le modèle de Bohr de chaque élément.
| Élément | Protons | Neutrons | Électrons par couche |
|---|---|---|---|
| Hydrogène (H-1) | 1 | 0 | 1 |
| Hélium (He-4) | 2 | 2 | 2 |
| Lithium (Li-7) | 3 | 4 | 2, 1 |
| Béryllium (Be-9) | 4 | 5 | 2, 2 |
| Bore (B-11) | 5 | 6 | 2, 3 |
| Carbone (C-12) | 6 | 6 | 2, 4 |
| Azote (N-14) | 7 | 7 | 2, 5 |
| Oxygène (O-16) | 8 | 8 | 2, 6 |
| Fluor (F-19) | 9 | 10 | 2, 7 |
| Néon (Ne-20) | 10 | 10 | 2, 8 |
| Sodium (Na-23) | 11 | 12 | 2, 8, 1 |
| Magnésium (Mg-24) | 12 | 12 | 2, 8, 2 |
| Aluminium (Al-27) | 13 | 14 | 2, 8, 3 |
| Silicium (Si-28) | 14 | 14 | 2, 8, 4 |
| Phosphore (P-31) | 15 | 16 | 2, 8, 5 |
| Soufre (S-32) | 16 | 16 | 2, 8, 6 |
| Chlore (Cl-35) | 17 | 18 | 2, 8, 7 |
| Argon (Ar-40) | 18 | 22 | 2, 8, 8 |
| Potassium (K-39) | 19 | 20 | 2, 8, 8, 1 |
| Calcium (Ca-40) | 20 | 20 | 2, 8, 8, 2 |
Au-delà du calcium, deux conventions coexistent. Les schémas scolaires utilisent 2, 8, 8 pour les 20 premiers éléments, comme ici ; à partir du scandium, la couche M se remplit jusqu'à 18 : le fer s'écrit 2, 8, 14, 2. Précisez celle de votre programme et le schéma la suit.
Modèle de Bohr et modèle quantique : quelle différence ?
Le modèle de Bohr place chaque électron sur une orbite circulaire fixe, à une distance donnée du noyau ; le modèle quantique remplace les orbites par des orbitales, régions où l'électron a une forte probabilité de se trouver, décrites par quatre nombres quantiques. Les niveaux d'énergie numérotés de Bohr survivent dans le modèle actuel sous la forme du nombre quantique principal n.
| Modèle de Bohr (1913) | Modèle quantique | |
|---|---|---|
| Où sont les électrons | Sur des orbites circulaires fixes | Dans des orbitales : des nuages de probabilité sans trajectoire définie |
| Niveaux d'énergie | Quantifiés, numérotés n = 1, 2, 3… | Couches n quantifiées, divisées en sous-couches s, p, d et f |
| Nombres quantiques | Un seul (n) | Quatre (n, l, mₗ, mₛ) |
| Atomes décrits exactement | L'hydrogène et les ions à un électron comme He⁺ | Tous les atomes et toutes les molécules |
| Ce qu'il explique | Le spectre de raies de l'hydrogène | Les spectres, la liaison chimique, le magnétisme et l'organisation du tableau périodique |
| Idéal pour | Compter protons, neutrons et électrons par couche ; électrons de valence | Configurations électroniques, formes des orbitales, diagrammes OM |
Utilisez le modèle de Bohr pour ce qu'il montre bien : les électrons par couche et les électrons de valence. Pour la forme des orbitales, les sous-couches ou les liaisons, dessinez plutôt une configuration électronique ou un diagramme des orbitales moléculaires.
Qu'est-ce que le modèle de Bohr de l'atome ?
Le modèle de Bohr représente l'atome comme un petit noyau, dont on compte les protons et les neutrons, entouré d'électrons placés sur des couches circulaires concentriques remplies de l'intérieur vers l'extérieur. Le nombre de protons est le numéro atomique, protons plus neutrons donnent le nombre de masse, et les électrons de la couche externe sont les électrons de valence, qui décident de la façon dont l'élément se lie.
L'essentiel
- Niels Bohr l'a proposé en 1913 pour l'atome d'hydrogène. Les électrons ne parcourent que des orbites permises d'énergie fixe et n'émettent ou n'absorbent de lumière qu'en sautant de l'une à l'autre, ce qui a permis de retrouver le spectre de raies de l'hydrogène et la constante de Rydberg.
- Une couche contient au plus 2n² électrons : 2, 8, 18, 32. Soit 2 sur la couche K, 8 sur la couche L et 18 sur la couche M.
- Au collège et au lycée, la couche M s'arrête à 8 pour les 20 premiers éléments. Après l'argon, la règle de Klechkowski remplit 4s avant 3d : le potassium s'écrit donc 2, 8, 8, 1 et le calcium 2, 8, 8, 2, alors que la couche M pourrait en accueillir 18.
- Neutrons = nombre de masse − numéro atomique. Le sodium 23 a 11 protons et 23 − 11 = 12 neutrons ; le carbone 12, 6 de chaque. Un atome neutre a autant d'électrons que de protons.
- C'est un modèle d'enseignement, pas l'image actuelle. Les orbites fixes n'expliquent pas les atomes à plusieurs électrons ; le modèle quantique les a remplacées par des orbitales, et la théorie des orbitales moléculaires prolonge cette idée aux liaisons chimiques.
Questions fréquentes sur le modèle de Bohr
Que doit contenir un modèle de Bohr annoté ?
Le noyau avec son nombre de protons et de neutrons, chaque couche électronique dessinée en cercle, les électrons en points ou en croix sur les couches, et le nombre d'électrons de chaque couche. Beaucoup de fiches demandent aussi le symbole de l'élément, le numéro atomique et le nombre de masse. C'est le réglage par défaut ; demandez moins d'annotations et seules celles-ci sont dessinées.
Qu'est-ce qu'un diagramme de Bohr-Rutherford ?
Un diagramme de Bohr-Rutherford est un modèle de Bohr dont le noyau est détaillé : le nombre de protons (p⁺) et de neutrons (n⁰) qu'il contient, et les électrons dessinés sur les couches autour. Ce nom, employé dans de nombreux cours de sciences au Canada, rend hommage au noyau de Rutherford (1911) et aux couches de Bohr (1913). Demandez-le sous ce nom et le noyau est annoté sous cette forme.
Combien d'électrons sur chaque couche du modèle de Bohr ?
2 sur la première couche, 8 sur la deuxième et, pour les 20 premiers éléments, 8 sur la troisième avant d'entamer la quatrième. La limite est 2n² (2, 8, 18, 32), mais la sous-couche 4s se remplit avant 3d : le potassium est donc 2, 8, 8, 1 et non 2, 8, 9.
Comment trouver le nombre de neutrons ?
Soustrayez le numéro atomique du nombre de masse. L'oxygène 16 a 8 protons et 16 − 8 = 8 neutrons ; le chlore 35 a 17 protons et 18 neutrons. Sans isotope précisé, prenez le plus abondant : le tableau ci-dessus le donne pour les 20 premiers éléments.
Comment dessiner le modèle de Bohr d'un ion ?
Le noyau ne change pas ; on ajoute ou on retire des électrons sur la couche externe. Na⁺ perd son unique électron externe et se dessine 2, 8 avec 11 protons ; Cl⁻ en gagne un et se dessine 2, 8, 8 avec 17 protons, en général entre crochets avec la charge en haut à droite.
Quelle différence entre le modèle de Bohr et le schéma de Lewis ?
Le modèle de Bohr montre toutes les couches et tous les électrons ; le schéma de Lewis ne montre que les électrons de valence, en points autour du symbole. Le sodium est 2, 8, 1 dans le modèle de Bohr et Na avec un seul point en notation de Lewis. Pour des molécules entières, le générateur de structures de Lewis de ce site dessine les liaisons et les doublets non liants.
Pourquoi le modèle de Bohr est-il dépassé ?
Il est incomplet plus que faux. Les orbites circulaires fixes contredisent le principe d'incertitude et ne prédisent pas les spectres des atomes à plusieurs électrons ; le modèle quantique les a remplacées par des orbitales dans les années 1920. Il reste dans les manuels parce que ses couches et ses nombres d'électrons sont justes et faciles à dessiner.
Qui a créé le modèle de Bohr ?
Niels Bohr, en 1913, à partir de l'atome nucléaire d'Ernest Rutherford de 1911. Bohr a reçu le prix Nobel de physique 1922 pour ses travaux sur la structure des atomes et le rayonnement qu'ils émettent.
Puis-je faire un modèle de Bohr simple pour de jeunes élèves ?
Oui : demandez une version simple et le schéma s'en tient à l'essentiel : le noyau avec ses nombres et les électrons de chaque couche, cinq annotations au plus.
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