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Dans le modèle de Bohr de l’atome d’hydrogène, lequel des énoncés suivants est correct? (A) L’électron occupe le niveau d’énergie le plus éloigné du noyau pour atteindre son état fondamental. (B) L’électron occupe le niveau d’énergie le plus proche du noyau pour atteindre son état fondamental. (C) L’électron occupe le niveau d’énergie le plus proche du noyau pour atteindre son état excité. Ou (D) l’électron occupe l’espace entre les niveaux d’énergie pour atteindre son état fondamental.
Cette question fait référence au modèle de Bohr de l’atome, qui suggère que les électrons se déplacent autour du noyau sur des orbitales circulaires planes. Le modèle de Bohr suggère également que l’énergie des électrons dans ces orbitales est directement proportionnelle aux rayons de leurs orbitales. Étant donné que la question fait référence à un atome d’hydrogène, l’atome ne contient qu’un électron et un proton. Les choix de réponse donnés font tous référence soit au comportement d’un électron dans ce que l’on appelle son état fondamental, soit à son état excité.
Un électron à l’état fondamental occupe l’état d’énergie le plus bas possible. En d’autres termes, l’électron occupe le niveau d’énergie le plus proche possible du noyau. Comme le rayon et l’énergie sont proportionnels, le niveau d’énergie avec le rayon le plus petit a l’énergie la plus faible. Lorsqu’un électron est dans son état excité, il est promu hors de son état fondamental en absorbant de l’énergie et passe ainsi vers un niveau d’énergie plus élevé. Maintenant, en occupant un niveau d’énergie qui a un rayon plus grand, l’électron est dans un état d’énergie plus élevé.
Il convient de noter que cette excitation électronique est temporaire, et qu’après avoir libéré une certaine quantité d’énergie, souvent sous forme de lumière, l’électron revient à son état fondamental. Examinons nos choix de réponses.
Le choix de réponse (A) suggère que pour qu’un électron soit dans son état fondamental, il doit occuper un niveau d’énergie aussi éloigné que possible du noyau. Nous avons vu que c’est l’inverse de ce qui est vrai pour un électron à l’état fondamental. Nous pouvons éliminer le choix de réponse (A).
Le choix de réponse (B) décrit exactement ce qui se passe pour un électron à l’état fondamental. Le choix de réponse (B) est la bonne réponse. Voyons les choix de réponses (C) et (D) juste pour en être sûrs.
Le choix de réponse (C) suggère que pour un électron excité, il doit être à un niveau d’énergie aussi proche que possible du noyau. Ceci est vrai pour un électron à l’état fondamental, mais pas à l’état excité. Nous pouvons éliminer le choix de réponse (C).
Le choix de réponse (D) suggère que les électrons à l’état fondamental peuvent occuper des espaces entre les niveaux d’énergie. Le modèle de Bohr de l’atome suggère qu’il n’est pas possible pour les électrons de se trouver entre des orbitales, mais qu’ils doivent occuper les niveaux d’énergie fixes. Nous pouvons éliminer le choix de réponse (D).
Par conséquent, l’énoncé qui décrit correctement le modèle de Bohr de l’atome d’hydrogène est le choix de réponse (B), l’électron occupe le niveau d’énergie le plus proche du noyau pour atteindre son état fondamental.