Structure Électronique et Propriétés Périodiques des Éléments
Le cours d'instruction suivant doit démontrer à l'élève les propriétés physiques de la matière et sa transition vers les connaissances interdisciplinaires. Une telle étude permet au chercheur de découvrir les propriétés chimiques et les lois immuables de la nature concernant la classification de la matière en groupes d'éléments. Ceci est réalisé en observant non seulement les caractéristiques macro-mécaniques, mais aussi l'uniformité des potentiels de réactivité inhérents aux diverses familles d'éléments.
Énergie Électromagnétique
À l'issue de ce discours, l'élève sera en mesure de : Élucider le comportement fondamental des ondes, en distinguant clairement celles qui voyagent à travers un milieu de celles que l'on nomme ondes stationnaires. Expliquer la nature ondulatoire de la lumière, en reconnaissant son caractère de perturbation de type onde. Employer les formules mathématiques requises pour déterminer les propriétés des ondes lumineuses, à savoir : la période, la fréquence, la longueur d'onde et l'énergie. Distinguer avec précision l'apparence des spectres d'émission de raies de ceux qui manifestent une continuité. Définir la nature corpusculaire de la lumière, en observant son comportement comme un flux de corpuscules discrets.
Le Modèle de Bohr
À l'issue de ce discours, l'élève sera en mesure de : Décrire le modèle de Bohr de l'atome d'hydrogène, en reconnaissant le concept révolutionnaire d'électrons gravitant autour du noyau selon des trajectoires fixes dites « stationnaires ». Employer l'équation de Rydberg pour calculer les énergies et les longueurs d'onde spécifiques de la lumière émise ou absorbée lorsqu'un électron franchit ces échelons aux allures célestes.
Développement de la Théorie Quantique
À la conclusion de ce chapitre, l'élève sera en mesure de : Étendre le concept remarquable de la dualité onde-corpuscule — jusqu'ici observé dans le rayonnement électromagnétique — pour englober la matière elle-même, reconnaissant que même les particules solides possèdent un caractère ondulatoire. Appréhender les principes directeurs de la description de l'électron par la mécanique quantique, où l'atome est défini par des fonctions d'onde tridimensionnelles, ou orbitales, qui délimitent la probabilité de rencontrer un électron dans une région donnée de l'espace. Énumérer et décrire les caractéristiques des quatre nombres quantiques, qui servent de coordonnées essentielles pour la spécification complète de l'état d'un électron au sein de la structure atomique.
Structure Électronique des Atomes (Configurations Électroniques)
À l'issue de ce discours, l'élève sera en mesure de : Déduire les configurations électroniques prédites pour l'état fondamental des atomes, en employant les principes du processus d'Aufbau pour peupler les diverses couches et sous-couches. Identifier et expliquer ces curieuses exceptions aux configurations prédites pour certains atomes et ions, en reconnaissant les points où les lois de la nature semblent dévier par souci de stabilité. Relier ces configurations électroniques aux classifications plus larges des éléments au sein du Tableau Périodique, en observant comment l'architecture de l'atome dicte son rang en son sein.
Variations Périodiques des Propriétés des Éléments
À l'issue de ce discours, l'élève sera en mesure de : Décrire et expliquer les tendances observées concernant la taille atomique, l'énergie d'ionisation et l'affinité électronique des éléments, en discernant la nature périodique de ces propriétés physiques.