Atomes, molécules et lumière
Atomes :
Tous les atomes sont, comme l'hydrogène, constitués d'un noyau (protons et neutrons) entouré d'un ensemble d'électrons. Dans un atome au repos, le nombre d'électrons est égal au nombre de protons. Par exemple l'atome d'oxygène, dont le symbole est O, a 8 protons et 8 électrons. On retrouve ce nombre dans le tableau des éléments ci-dessous.
Il y a 113 atomes, qui représentent toutes les combinaisons entre protons, électrons, et neutrons. Les plus lourds sont instables et ont des durées de vie très courtes.
Tableau périodique des éléments (atomes), encore appelé tableau de Mendeleiev, où les atomes sont rangés par masse croissante. Crédit : Observatoire de Paris / UFE
Molécules :
Les molécules sont des assemblages d'atomes.
Isoleucine, un acide aminé essentiel à la vie. Il est composé d'hydrogène (blanc), de carbone (gris), d'oxygène (rouge) et d'azote (bleu). Domaine public
Spectre d'un élément chimique :
Chaque élément chimique, atome ou molécule, peut émettre ou absorber de la lumière, mais seulement dans certaines couleurs très précises, dites raies spectrales. Chaque élément est donc associé à un ensemble de raies, qui constitue la signature propre de cet élément. Comme la position de ces raies spectrales est universelle, l'analyse du spectre d'un corps, d'une étoile par exemple, permet, en retrouvant ces familles de raies, de savoir quels éléments chimiques il contient et en quelle quantité.
Selon les configurations, on trouve ces raies en emission ou en absorption :
ENS-Lyon, F. Trouillet
Spectre d'un corps :
Un objet, par exemple une étoile, émet un rayonnement qui vient de tous les phénomènes physico-chimiques qu'il abrite (courbe verte de la figure ci-dessous). Pour l'étudier, on sépare le spectre en une courbe lisse (courbe bleue de la figure) qui dépend de la température de l'étoile, et des raies d'absorption qui dépendent de la composition de son atmosphère. La courbe bleue s'appelle spectre de corps noir.
Spectre stellaire (vert) et spectre de corps noir associé (bleu). Observatoire de Paris / ASM