Le tableau périodique des éléments a été établit par Mendeleïev bien avant la mécanique quantique. Il a reprit sous forme de lignes et colonnes tous les éléments connus en fonction de leurs propriétés (réactivité, masse,...). A son époque, certains trous restaient dans son tableau. Il a supposé que des éléments devaient encore être découverts.

On peut reconstruire le tableau périodique des éléments en remplissant progressivement toutes les orbitales électroniques, en commençant par celles qui sont les plus proches du noyau (les moins énergétiques).

Le remplissage des orbitales atomiques est complexe et soumis à 3 principes.

· Principe de l’Aufbau : « Comme les protons sont ajoutés un par un au noyau pour construire les éléments, les électrons sont ajoutés de la même façon aux orbitales de "type hydrogène" ».


-> Les électrons commencent donc par remplir les orbitales les plus stables.

L’ordre de remplissage des orbitales est le suivant : 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, 4d, 5p, 6s, 4f, 5d, 6p, 7s, 5f, 6d,7p, … On pourrait se demander pourquoi les orbitales s sont plus stables que les autres. C’est tout simplement car elles ont un effet de pénétration qui les stabilise plus (l’électron se trouve plus souvent près du noyau, or un électron qui se trouve près du noyau est plus stabilisé que ce même électron situé loin du noyau). C’est ce qui est représenté sur la figure XVIII où l’on voit clairement les effets de pénétration de 3 orbitales différentes 3s, 3p et 3d.

· Principe d’exclusion de Pauli : « Pour un atome donné, deux électrons ne peuvent pas avoir la même combinaison des quatre nombres quantiques (n, l, ml, ms). »

Les scientifiques se sont énormément intéressé à la quantification de la matière et certains plus précisément sur la dualité onde-corpuscule de la lumière.

Pour Einstein, la lumière est une onde avec une certaine énergie et donc une certaine masse.

L’onde a une masse lorsqu’elle se déplace. Si le photon est au repos, sa masse est nulle.

Le physicien Louis de Broglie fut le premier à associer un caractère ondulatoire à toute particule matérielle en mouvement.

La lumière se comporte donc à la fois comme un rayonnement ondulatoire et comme un rayonnement corpusculaire. Le caractère ondulatoire parait évident. Le caractère corpusculaire l’est moins. On retrouve un caractère corpusculaire du rayonnement électromagnétique dans la matérialisation du photon.

Louis de Broglie justifiera son hypothèse comme ceci :

Si on considère un électron gravitant autour du noyau. Si celui-ci était une onde, alors sa longueur d’onde devrait être un multiple de 2ΠR (car trajectoire circulaire).

Conclusion : L’électron est bien une onde !

La preuve ultime de l’existence de la dualité onde-corpuscule à été mise en évidence en reproduisant l’expérience des fentes de Young. Celle-ci consiste à faire interférer deux faisceaux de lumière issus d'une même source, en les faisant passer par deux petits trous percés dans un plan opaque. Cette expérience fut réalisée pour la première fois par Thomas Young en 1801 et a permis de comprendre le comportement et la nature de la lumière. Sur un écran disposé en face des fentes de Young, on observe un motif de diffraction, à savoir une zone où s'alternent des franges sombres et illuminées. Celle-ci est caractéristique d’un phénomène ondulatoire. Au XXe siècle, des scientifiques vont refaire cette expérience en faisant interférer des faisceaux d’électrons. Les électrons sont détectés un par un sur l'écran placé après les fentes de Young : on observe alors que ces impacts forment petit à petit la figure d'interférences en bande caractéristique des phénomènes ondulatoires (figure XII). Selon des lois classiques concernant les trajectoires de ces corpuscules, il est impossible d'interpréter ce phénomène. L’électron est donc une particule et une onde !

A partir de ces déductions, il arrive à la conclusion que la lumière est une onde avec une certaines masses (« photon »).

En pratique, les interactions lumière-matière sont utilisées pour connaitre la concentration d’une solution. En effet, un rayon de lumière qui traverse la matière est partiellement absorbé. Ainsi, l’intensité finale (If) est plus petite que l’intensité initiale (I0).

découvre l’effet photoélectrique : La lumière est capable d’arracher les électrons d’un métal. Il découvre que ce phénomène ne s’observe qu’à partir d’une fréquence critique.