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 modèles de Bohr : un atome de magnésium annoté, un atome de carbone simplifié, H, Li et Na comparés, et une fiche aux couches vides. Chaque image est un rendu réel du prompt affiché ; cliquez sur l’une d’elles pour charger ce prompt et le modifier.
Comment dessiner un modèle de Bohr, avec le sodium comme exemple
Le schéma annoté présenté ici est un atome de sodium 23. Tout modèle de Bohr, de l’hydrogène au calcium, se dessine 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 de chaque élément, de l’hydrogène au calcium
La plupart des recherches de modèle de Bohr portent sur un élément : sodium, carbone, oxygène, calcium. Disposés comme le tableau périodique, les 20 premiers modèles de Bohr font apparaître la régularité qui répond à la plupart des exercices sans recompter à chaque fois.
- La période donne le nombre de couches du modèle de Bohr. L’hydrogène et l’hélium en ont une, du lithium au néon deux, du sodium à l’argon trois, le potassium et le calcium quatre.
- Le groupe donne les électrons externes. Les groupes 1 et 2 en ont 1 et 2 ; les groupes 13 à 18 le numéro du groupe moins 10, de 3 pour le bore à 8 pour le néon. L’hélium, avec 2, fait exception.
- Une couche externe pleine signale un gaz noble. L’hélium (2), le néon (2, 8) et l’argon (2, 8, 8) sont les éléments qui ne réagissent pas.
Chaque case est dessinée d’après ses nombres d’électrons par couche. Cliquez sur l’une d’elles et le prompt de son modèle de Bohr annoté, noyau et couches remplis, arrive dans l’éditeur.
Protons, neutrons, couches et électrons de valence pour le modèle de Bohr de chaque élément
| Élément (isotope courant) | Protons | Neutrons | Électrons par couche | Électrons de valence |
|---|---|---|---|---|
| Hydrogène (H-1) | 1 | 0 | 1 | 1 |
| Hélium (He-4) | 2 | 2 | 2 | 2 |
| Lithium (Li-7) | 3 | 4 | 2, 1 | 1 |
| Béryllium (Be-9) | 4 | 5 | 2, 2 | 2 |
| Bore (B-11) | 5 | 6 | 2, 3 | 3 |
| Carbone (C-12) | 6 | 6 | 2, 4 | 4 |
| Azote (N-14) | 7 | 7 | 2, 5 | 5 |
| Oxygène (O-16) | 8 | 8 | 2, 6 | 6 |
| Fluor (F-19) | 9 | 10 | 2, 7 | 7 |
| Néon (Ne-20) | 10 | 10 | 2, 8 | 8 |
| Sodium (Na-23) | 11 | 12 | 2, 8, 1 | 1 |
| Magnésium (Mg-24) | 12 | 12 | 2, 8, 2 | 2 |
| Aluminium (Al-27) | 13 | 14 | 2, 8, 3 | 3 |
| Silicium (Si-28) | 14 | 14 | 2, 8, 4 | 4 |
| Phosphore (P-31) | 15 | 16 | 2, 8, 5 | 5 |
| Soufre (S-32) | 16 | 16 | 2, 8, 6 | 6 |
| Chlore (Cl-35) | 17 | 18 | 2, 8, 7 | 7 |
| Argon (Ar-40) | 18 | 22 | 2, 8, 8 | 8 |
| Potassium (K-39) | 19 | 20 | 2, 8, 8, 1 | 1 |
| Calcium (Ca-40) | 20 | 20 | 2, 8, 8, 2 | 2 |
Les neutrons viennent de l’isotope le plus courant. La masse atomique du chlore, 35,45, s’arrondit au nombre de masse 35 : un modèle de Bohr du chlore a donc 35 − 17 = 18 neutrons ; n’utilisez jamais la valeur décimale. Pour un autre isotope, comme le carbone 14 ou le chlore 37, nommez-le dans le prompt et seul le noyau change.
Le modèle de Bohr période par période, plus les ions, les isotopes et les diagrammes de Bohr-Rutherford
Les nombres figurent dans le tableau ci-dessus. Voici les points où un modèle de Bohr se dessine autrement que le suivant, et les formes que demandent les fiches au-delà de l’atome neutre.
Hydrogène et hélium
Période 1 : un modèle de Bohr à une seule couche. L’hydrogène 1 compte 1 proton, 0 neutron et 1 électron ; c’est le seul atome courant sans neutron. L’hélium 4 remplit cette couche avec 2 électrons.
Du lithium au néon : où placer les points de la deuxième couche
Deux conventions sont enseignées. Beaucoup de manuels, notamment américains, 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. Les manuels britanniques (et la Royal Society of Chemistry) regroupent les électrons par paires dès le départ, ce qui mène directement aux schémas à points et croix. Les deux sont justes ; nommez la vôtre dans le prompt et le modèle de Bohr la suit.
Du sodium à l’argon
La période 3 reprend la période 2 une couche plus loin : le sodium (2, 8, 1), c’est le lithium (2, 1) avec une couche pleine de 8 glissée à l’intérieur. Attention à l’argon : son isotope courant est l’argon 40, il a donc 22 neutrons, quatre de plus que de protons.
Potassium et 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 (2, 8, 9, 2). Sur un modèle de Bohr de K ou de Ca, mettez 8 électrons sur le troisième cercle, pas 9 ni 10.
Modèle de Bohr d’un ion
Même noyau, autre nombre d’électrons. 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. Les ions sodium et chlorure sont détaillés dans la FAQ plus bas.
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.
Le modèle de Bohr au-delà du calcium : fer, cuivre, zinc, argent et or
À partir du scandium, la troisième couche se remplit vers sa limite de 18, et le schéma 2, 8, 8 s’arrête. Les couches sont ici comptées par nombre quantique principal n, comme les dessine un modèle de Bohr. L’erreur classique est d’écrire le fer 2, 8, 8, 8 ; les six électrons 3d appartiennent à la troisième couche, ce qui donne 2, 8, 14, 2.
Modèle de Bohr : Fer-56
26 protons · 30 neutrons
2, 8, 14, 2
Quatre couches. La troisième en contient 14 : ses 8 électrons s et p plus six 3d. Les deux électrons 4s externes du fer sont ceux qu’il perd pour devenir Fe²⁺ (2, 8, 14) ; Fe³⁺ perd en plus un électron 3d, 2, 8, 13.
Modèle de Bohr : Cuivre-63
29 protons · 34 neutrons
2, 8, 18, 1
Pas 2, 8, 17, 2 : le cuivre fait passer un électron de la 4s à la 3d, parce qu’une sous-couche d pleine est plus stable, ce qui lui laisse un seul électron externe, 2, 8, 18, 1.
Modèle de Bohr : Zinc-64
30 protons · 34 neutrons
2, 8, 18, 2
La troisième couche est pleine à 18, avec deux électrons au-delà. Le zinc ne forme que Zn²⁺, dessiné 2, 8, 18.
Modèle de Bohr : Argent-107
47 protons · 60 neutrons
2, 8, 18, 18, 1
Cinq couches, la même structure que le cuivre une période plus bas : une série d complète sur la quatrième couche et un seul électron externe, 2, 8, 18, 18, 1.
Modèle de Bohr : Or-197
79 protons · 118 neutrons
2, 8, 18, 32, 18, 1
Six couches ; la quatrième en contient 32, le maximum de 2n², remplie par les électrons 4f. Soixante-dix-neuf points encombrent les cercles : le prompt « Essayer » demande donc au générateur de modèle de Bohr d’écrire aussi le nombre d’électrons à côté de chaque couche.
Le modèle de Bohr de l’hydrogène : niveaux d’énergie, rayon des orbites et raies spectrales
Bohr a construit son modèle pour l’hydrogène, et c’est le seul atome qu’il décrit exactement. Le modèle de Bohr simple de l’hydrogène, c’est un proton et un électron sur la première couche ; les cours de physique demandent plutôt les niveaux d’énergie, avec les transitions qui produisent ses raies spectrales.
Les trois postulats de Bohr (1913)
- 1
L’électron parcourt des orbites circulaires fixes sans rayonner. Chaque orbite permise, un état stationnaire, a une énergie fixée.
- 2
Seules sont permises les orbites dont le moment cinétique est un multiple entier de h/2π : mvr = nh/2π, avec n = 1, 2, 3… le numéro de la couche.
- 3
La lumière n’est émise ou absorbée que lorsque l’électron saute d’une orbite à une autre, sous la forme d’un photon qui emporte la différence d’énergie, ΔE = hf.
Énergie du niveau n
Eₙ = −13,6 eV / n²−13,6 eV pour n = 1, −3,40 pour n = 2, −1,51 pour n = 3, en tendant vers 0 quand n augmente, là où l’électron est libre.
Rayon de l’orbite n
rₙ = 0,0529 nm × n²Le rayon de Bohr, 0,0529 nm, pour n = 1 ; la deuxième orbite est quatre fois plus large et la troisième neuf fois.
Longueur d’onde d’une transition
1/λ = R(1/n₁² − 1/n₂²)La formule de Rydberg, avec R = 1,097 × 10⁷ m⁻¹, n₁ le niveau inférieur et n₂ le niveau supérieur.
Exemple traité, de n = 3 à n = 2 : ΔE = −1,51 − (−3,40) = 1,89 eV, et λ = 1240 eV·nm ÷ 1,89 eV = 656 nm, la raie rouge de la série de Balmer. Sur le modèle de Bohr en cercles, la même transition est une flèche du troisième cercle vers le deuxième.
Comment fonctionne le générateur de modèle de Bohr ?
Indiquez l’élément de votre modèle de Bohr
Précisez l’élément ou l’isotope et le niveau de détail : un atome entièrement annoté, un schéma simple pour une classe débutante, un ion, ou plusieurs éléments côte à côte. Une phrase suffit, ou cliquez sur un élément du tableau ci-dessus.
Choisissez un style
Par défaut, le modèle de Bohr est une planche de manuel nette et plate : fond blanc, couches concentriques, annotations sur des traits de rappel droits. Ou appliquez l’aquarelle, le trait d’encre, la 3D et d’autres finitions.
Affinez et exportez
Le modèle de Bohr s’ouvre dans votre espace de travail : redessinez des zones, modifiez les annotations directement sur le canevas, agrandissez et exportez en haute résolution.
Modèle de Bohr, modèle de Rutherford, schéma de Lewis et modèle quantique
Le modèle de Rutherford (1911) a découvert le noyau mais laissé les électrons sans place définie ; le modèle de Bohr (1913) les a placés sur des couches fixes d’énergie déterminée ; un schéma de Lewis ne garde que les électrons externes ; le modèle quantique remplace les orbites par des orbitales. Le modèle de Bohr est celui qui montre chaque électron, couche par couche.
| Modèle de Rutherford (1911) | Modèle de Bohr (1913) | Schéma de Lewis | Modèle quantique | |
|---|---|---|---|---|
| Noyau | Petit, dense, positif | Protons et neutrons comptés | Non dessiné, seulement le symbole | Petit, dense, positif |
| Électrons | Quelque part autour du noyau, sans trajectoire fixée | Sur des orbites circulaires fixes, n = 1, 2, 3… | Seulement les électrons de valence, en points | Dans des orbitales, nuages de probabilité sans trajectoire définie |
| Niveaux d’énergie | Aucun | Couches quantifiées contenant 2, 8, 8… | Non représentés | Couches divisées en sous-couches s, p, d et f |
| Ce qu’il explique | La diffusion par la feuille d’or | Le spectre de raies de l’hydrogène ; les électrons par couche | Les liaisons et les doublets non liants | Spectres, liaison chimique, magnétisme, tableau périodique |
| Ce qu’il n’explique pas | Pourquoi les électrons ne tombent pas en spirale sur le noyau | Les atomes à plusieurs électrons ; la forme des orbitales | Où se trouvent les électrons internes | Rien au niveau scolaire |
| À dessiner pour | L’histoire de l’atome | Compter protons, neutrons et électrons par couche | Les molécules et les liaisons | Configurations électroniques, diagrammes d’orbitales |
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 ou les sous-couches, dessinez un diagramme d’orbitales ; pour les liaisons d’une molécule, un schéma de Lewis.
Schémas de Bohr des composés : liaison ionique et liaison covalente
Un schéma de Bohr d’un composé dessine les couches de chaque atome et montre où vont les électrons externes : transférés d’un atome à l’autre dans une liaison ionique, mis en commun là où deux couches se chevauchent dans une liaison covalente. La plupart des cours marquent les électrons d’un atome par des points et ceux de l’autre par des croix : c’est la convention points et croix.
Liaison ionique : le chlorure de sodium
Dessinez les deux atomes en modèle de Bohr, puis une flèche qui fait passer l’unique électron externe du sodium sur la couche externe du chlore. Le sodium devient Na⁺ (2, 8) et le chlore Cl⁻ (2, 8, 8), chacun entre crochets avec sa charge. L’oxyde de magnésium fonctionne de la même façon avec deux électrons : Mg (2, 8, 2) les cède tous deux à O (2, 6), ce qui donne Mg²⁺ et O²⁻, tous deux 2, 8.
Liaison covalente : l’eau
Sur un modèle de Bohr covalent, faites se chevaucher les couches externes et placez chaque doublet partagé dans la zone de chevauchement. L’oxygène (2, 6) partage un doublet avec chaque hydrogène : sa couche externe compte alors 8 électrons, deux doublets liants et deux doublets non liants, et chaque hydrogène en compte 2. Le méthane se dessine de la même façon, le carbone (2, 4) au centre partageant un doublet avec chacun des quatre hydrogènes.
Un schéma de Bohr montre les couches internes, qu’un schéma à points et croix ou un schéma de Lewis laisse de côté ; pour des molécules de plus de quelques atomes, elles n’apportent rien, et le schéma de Lewis est la meilleure figure.
Maquette 3D du modèle de Bohr pour un projet de sciences
Une maquette 3D du modèle de Bohr en est la version physique : une boule pour le noyau, des anneaux de fil de fer ou de cure-pipes pour les couches, et des perles pour les électrons. Le modèle de Bohr dessiné est le plan dont on part, et la grille d’évaluation vérifie généralement la maquette d’après ses nombres.
- 1
Choisir l’élément et son isotope
Relevez les protons, les neutrons et les électrons par couche dans le tableau ci-dessus. Le carbone (6 p, 6 n, 2, 4) et l’oxygène (8 p, 8 n, 2, 6) sont assez petits pour être construits tout en demandant deux anneaux.
- 2
Choisir trois couleurs
Deux couleurs de boules de polystyrène ou de perles de même taille pour les protons et les neutrons, et des perles plus petites d’une troisième couleur pour les électrons, pour que le correcteur les distingue d’un coup d’œil.
- 3
Construire le noyau, puis les anneaux
Collez les protons et les neutrons en un seul amas. Courbez du fil de fer, des cure-pipes ou des tambours à broder en un anneau par couche, régulièrement espacés, et enfilez les électrons là où le modèle de Bohr les place : 2 sur le premier, le reste sur le deuxième.
- 4
Imprimer le schéma comme légende
Générez le même élément en modèle de Bohr annoté et imprimez-le à côté de la maquette comme légende ; c’est aussi le dessin sur lequel vérifier chaque nombre avant de coller.
Ce que notent généralement les grilles d’évaluation
- Le bon nombre de protons, de neutrons et d’électrons pour l’isotope choisi
- Des protons et des neutrons visiblement différents, et une légende qui indique lesquels sont lesquels
- Les électrons sur les bonnes couches, 2 sur la première et 8 au plus sur la suivante
- Le nom de l’élément, son symbole, son numéro atomique et son nombre de masse sur l’étiquette
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.
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 ce que le générateur de modèle de Bohr dessine 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. Le nom est courant dans les cours de sciences au Canada, au Québec comme en Ontario. Demandez-le par son nom et le noyau est annoté sous cette forme.
Combien d’électrons sur chaque couche d’un modèle de Bohr ?
2 sur la première couche, 8 sur la deuxième et, pour les 20 premiers éléments, 8 sur la troisième avant que la quatrième ne commence. La limite théorique est 2n² (2, 8, 18, 32), mais la sous-couche 4s se remplit avant la 3d : le potassium s’écrit donc 2, 8, 8, 1, et non 2, 8, 9. Donnez les nombres dans votre prompt et le générateur de modèle de Bohr place exactement autant d’électrons sur chaque cercle.
Schéma de Bohr et modèle de Bohr, est-ce la même chose ?
Oui. Modèle de Bohr, schéma de Bohr et schéma de l’atome de Bohr désignent le même dessin : le noyau, entouré d’électrons sur des couches numérotées. Au Canada, la version avec les nombres du noyau écrits en toutes lettres s’appelle souvent diagramme de Bohr-Rutherford. N’importe lequel de ces noms fonctionne comme prompt dans ce générateur de modèle de Bohr.
Comment trouver le nombre de neutrons d’un modèle de Bohr ?
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. Si aucun isotope n’est précisé, prenez le plus courant ; le tableau ci-dessus l’indique pour les 20 premiers éléments, et chaque case y charge le prompt complet du modèle de Bohr, neutrons compris.
Comment dessiner le modèle de Bohr d’un ion ?
Gardez le même noyau et ajoutez ou retirez 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. Nommez l’ion, par exemple Na⁺ ou O²⁻, et le générateur de modèle de Bohr le dessine ainsi.
Quelle différence entre le modèle de Bohr et le schéma de Lewis ?
Un modèle de Bohr dessine chaque couche et chaque électron ; un schéma de Lewis ne montre que les électrons de valence, en points autour du symbole de l’élément. Le sodium se dessine 2, 8, 1 avec ses trois couches, et Na avec un seul point en schéma de Lewis. Pour des molécules entières, le générateur de schéma de Lewis du site dessine les liaisons et les doublets non liants.
Comment trouver les électrons de valence sur un modèle de Bohr ?
Comptez les électrons de la couche la plus externe. Le sodium (2, 8, 1) en a 1, le carbone (2, 4) en a 4, le chlore (2, 8, 7) en a 7. Pour les 20 premiers éléments, cela correspond au groupe : les groupes 1 et 2 en ont 1 et 2, les groupes 13 à 18 le numéro du groupe moins 10, et l’hélium en a 2. Demandez que les électrons de valence soient mis en évidence et le générateur de modèle de Bohr marque la couche externe.
Quelles sont les limites du modèle de Bohr ?
Il décrit exactement l’hydrogène et tous les autres atomes seulement de façon approchée. Ses orbites fixes ne prédisent pas les spectres des atomes à plusieurs électrons, n’expliquent pas pourquoi les raies spectrales se dédoublent dans un champ magnétique, ne donnent aucune forme d’orbitale et contredisent le principe d’incertitude. Le modèle de Bohr reste dans les manuels parce que ses nombres d’électrons par couche sont toujours justes.
Puis-je faire un modèle de Bohr simple pour de jeunes élèves ?
Oui. Demandez une version simple au générateur de modèle de Bohr et il s’en tient à l’essentiel : le noyau avec ses nombres et les électrons sur chaque couche, cinq annotations au plus. L’atome de carbone simple des exemples en est un.
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