The uncertain location of electrons - George Zaidan and Charles Morton

La position incertaine des électrons - George Zaidan et Charles Morton

Traducteur: Elisabeth Buffard Relecteur: Mathieu Marquer

You probably know that all stuff is made up of atoms

Vous savez probablement que tout est composé d'atomes

and that an atom

et qu'un atome

is a really, really, really, really tiny particle.

est une particule vraiment, vraiment, vraiment, vraiment minuscule.

Every atom has a core,

Chaque atome possède un noyau,

which is made up of at least one

qui est constitué d'au moins une

positively charged particle

particule chargée positivement

called a proton,

appelée un proton,

and in most cases,

et dans la plupart des cas,

some number of neutral particles called neutrons.

un certain nombre de particules neutres appelées neutrons.

That core is surrounded

Ce noyau est entouré

by negatively charged particles called electrons.

de particules chargées négativement appelées électrons.

The identity of an atom is determined

L'identité d'un atome est déterminée

only by the number of protons in its nucleus.

seulement par le nombre de protons dans son noyau.

Hydrogen is hydrogen because it has just one proton,

L'hydrogène est l'hydrogène car il n'a qu'un seul proton,

carbon is carbon because it has six,

le carbone est le carbone car il en a six,

gold is gold because it has 79,

l'or est l'or parce qu'il en a 79,

and so on.

et ainsi de suite.

Indulge me in a momentary tangent.

Permettez-moi de diverger un instant.

How do we know about atomic structure?

Comment connaissons-nous la structure atomique ?

We can't see protons, neutrons, or electrons.

Nous ne pouvons pas voir les protons, les neutrons ni les électrons.

So, we do a bunch of experiments

Alors, on fait un tas d'expériences

and develop a model for what we think is there.

et on développe un modèle pour ce qui se trouve là selon nous.

Then we do some more experiments

Puis, nous faisons encore des expériences

and see if they agree with the model.

et voyons si elles concordent avec le modèle.

If they do, great.

Si oui, c'est génial.

If they don't, it might be time for a new model.

Si non, il pourrait être temps de trouver un nouveau modèle.

We've had lots of very different models for atoms

Nous avons eu beaucoup de modèles très différents pour les atomes

since Democritus in 400 BC,

depuis Démocrite en 400 av. J.-C.,

and there will almost certainly

et il y en aura presque certainement

beaucoup plus à venir.

be many more to come.

Okay, tangent over.

Bon, revenons à nos moutons.

The cores of atoms tend to stick together,

Les noyaux des atomes ont tendance à rester groupés,

but electrons are free to move,

mais les électrons sont libres de se déplacer,

and this is why chemists love electrons.

et c'est pourquoi les chimistes aiment des électrons.

If we could marry them,

Si nous pouvions les épouser,

we probably would.

nous le ferions probablement.

But electrons are weird.

Mais les électrons sont bizarres.

They appear to behave either as particles,

Ils semblent se comporter soit comme des particules,

like little baseballs,

comme des petites balles de baseball,

or as waves, like water waves,

ou comme des vagues, comme des vagues d'eau,

depending on the experiment that we perform.

selon l'expérience que nous effectuons.

One of the weirdest things about electrons

Une des choses les plus étranges avec les électrons

is that we can't exactly say where they are.

est que nous ne pouvons pas dire exactement où ils se trouvent.

It's not that we don't have the equipment,

Ce n'est pas que nous n'avons pas l'équipement nécessaire,

it's that this uncertainty

c'est que cette incertitude

is part of our model of the electron.

fait partie de notre modèle de l'électron.

So, we can't pinpoint them, fine.

Donc, nous ne pouvons pas les identifier, très bien.

But we can say there's a certain probability

Mais nous pouvons dire qu'il y a une certaine probabilité

of finding an electron in a given space

de trouver un électron dans un espace donné

around the nucleus.

autour du noyau.

And that means that we can ask the following question:

Et ça signifie que nous pouvons poser la question suivante :

If we drew a shape around the nucleus

si on traçait une forme autour du noyau

such that we would be 95% sure

de façon à être sûr à 95 %

of finding a given electron within that shape,

de trouver un électron donné à l'intérieur de cette forme,

what would it look like?

à quoi ressemblerait-il ?

Here are a few of these shapes.

Voici quelques-unes de ces formes.

Chemists call them orbitals,

Les chimistes les appellent des orbitales,

and what each one looks like

et ce à quoi ressemble chacune d'elles

depends on, among other things,

dépend, entre autres choses,

how much energy it has.

de la quantité d'énergie qu'elle possède.

The more energy an orbital has,

Plus une orbitale a d'énergie

the farther most of its density is

plus l'essentiel de sa densité

from the nucleus.

est éloigné du noyau.

By they way, why did we pick 95%

Au fait, pourquoi avons-nous choisi 95 %

and not 100%?

et pas 100 % ?

Well, that's another quirk

Eh bien, c'est une autre bizarrerie

of our model of the electron.

notre modèle de l'électron.

Past a certain distance from the nucleus,

Passé une certaine distance du noyau,

the probability of finding an electron

la probabilité de trouver un électron

starts to decrease

commence à décroître

more or less exponentially,

de façon plus ou moins exponentielle,

which means that while it will approach zero,

ce qui signifie que même si elle s'approche de zéro,

it'll never actually hit zero.

elle n'arrivera jamais vraiment à zéro.

So, in every atom,

Ainsi, dans chaque atome,

there is some small, but non-zero, probability

il y a une probabilité faible mais non nulle,

that for a very, very short period of time,

que, pour une très courte durée,

one of its electrons

l'un de ses électrons

is at the other end of the known universe.

soit à l'autre bout de l'univers connu.

But mostly electrons stay close to their nucleus

Mais pour la plupart, les électrons restent près de leur noyau

as clouds of negative charged density

sous forme de nuages de densité chargée négativement

that shift and move with time.

qui bougent avec le temps.

How electrons from one atom

La façon dont les électrons d'un atome

interact with electrons from another

interagissent avec les électrons d'un autre

determines almost everything.

détermine presque tout.

Atoms can give up their electrons,

Les atomes peuvent abandonner leurs électrons,

surrendering them to other atoms,

les remettre aux autres atomes,

or they can share electrons.

ou ils peuvent partager des électrons.

And the dynamics of this social network

Et la dynamique de ce réseau social

are what make chemistry interesting.

est ce qui rend la chimie intéressante.

From plain old rocks

Depuis de vieux cailloux ordinaires

to the beautiful complexity of life,

à la belle complexité de la vie,

the nature of everything we see,

la nature de tout ce que nous voyons,

hear,

entendons, sentons, goûtons, touchons,

smell, taste, touch, and even feel

et même ressentons

is determined at the atomic level.

est déterminée au niveau atomique.