ÁNGSTROM: HISTOIRE, USAGES ET ÉQUIVALENCES - CHIMIE - 2025

L' angström est une unité de longueur utilisée pour exprimer la distance linéaire entre deux points; surtout entre deux noyaux atomiques. Équivaut à 10 ^-8 cm ou 10 ^-10 m, moins d'un milliardième de mètre. C'est donc une unité utilisée pour de très petites dimensions. Il est représenté par la lettre de l'alphabet suédois Å, en l'honneur du physicien Ander Jonas Ångström (image du bas), qui a introduit cette unité au cours de ses recherches.

L'angström trouve une utilisation dans divers domaines de la physique et de la chimie. Étant une mesure de longueur si petite, elle est inestimable en termes de précision et de commodité dans les mesures de rapport atomique; tels que le rayon atomique, les longueurs de liaison et les longueurs d'onde du spectre électromagnétique.

Portrait d'Anders Ångström. Source:

Bien que dans nombre de ses utilisations, il soit relégué par les unités SI, comme le nanomètre et le picomètre, il est toujours valable dans des domaines tels que la cristallographie et dans les études des structures moléculaires.

L'histoire

Emergence de l'unité

Anders Jonas Ångström est né à Lödgo, ville suédoise, le 13 août 1814, et mort à Uppsala (Suède), le 21 juin 1874. Il a développé ses recherches scientifiques dans le domaine de la physique et de l'astronomie. Il est considéré comme l'un des pionniers dans l'étude de la spectroscopie.

Ångström a étudié la conduction thermique et la relation entre la conductivité électrique et la conductivité thermique.

Grâce à l'utilisation de la spectroscopie, il a pu étudier le rayonnement électromagnétique de différents corps célestes, découvrant que le soleil était fait d'hydrogène (et d'autres éléments subissant des réactions nucléaires).

A Ångström doit produire une carte du spectre solaire. Cette carte a été élaborée avec un tel détail qu'elle comprend un millier de raies spectrales, dans lesquelles il a utilisé une nouvelle unité: Å. Par la suite, l'utilisation de cet appareil s'est généralisée, étant nommé d'après la personne qui l'a introduit.

En 1867, Ångström a examiné le spectre du rayonnement électromagnétique des aurores boréales, découvrant la présence d'une ligne brillante dans la région vert-jaune de la lumière visible.

En 1907, Å était utilisé pour définir la longueur d'onde d'une ligne rouge émettant du cadmium, sa valeur étant de 6 438,47 Å.

Spectre visible

Ångström a jugé opportun d'introduire l'unité pour exprimer les différentes longueurs d'onde qui composent le spectre de la lumière du soleil; surtout dans la région de la lumière visible.

Lorsqu'un rayon de soleil tombe sur un prisme, la lumière émergente est décomposée en un spectre continu de couleurs, allant du violet au rouge; passant par l'indigo, le vert, le jaune et l'orange.

Les couleurs sont une expression des différentes longueurs présentes dans la lumière visible, entre environ 4 000 Å et 7 000 Å.

Lorsqu'un arc-en-ciel est observé, il peut être détaillé qu'il est composé de différentes couleurs. Ceux-ci représentent les différentes longueurs d'onde qui composent la lumière visible, qui est décomposée par les gouttes d'eau qui traversent la lumière visible.

Bien que les différentes longueurs d'onde (λ) qui composent le spectre de la lumière du soleil soient exprimées en Å, leur expression en nanomètres (nm) ou millimicrons équivalant à 10 ^-9 m est également assez courante.

Le Å et le SI

Bien que l'unité Å ait été utilisée dans de nombreuses enquêtes et publications dans des revues scientifiques et des manuels, elle n'est pas enregistrée dans le Système international d'unités (SI).

Outre Å, il existe d'autres unités, qui ne sont pas enregistrées dans le SI; cependant, ils continuent d'être utilisés dans des publications de nature différente, scientifique et commerciale.

Applications

Rayons atomiques

L'unité Å est utilisée pour exprimer la dimension du rayon des atomes. Le rayon d'un atome est obtenu en mesurant la distance entre les noyaux de deux atomes continus et identiques. Cette distance est égale à 2 r, donc le rayon atomique (r) en est la moitié.

Le rayon des atomes oscille autour de 1 Å, donc l'utilisation de l'unité est pratique. Cela minimise les erreurs qui peuvent être faites avec l'utilisation d'autres unités, car il n'est pas nécessaire d'utiliser des puissances de 10 avec des exposants négatifs ou des chiffres avec un grand nombre de décimales.

Par exemple, nous avons les rayons atomiques suivants exprimés en angströms:

-Chloro (Cl), a un rayon atomique de 1 Å

-Lithium (Li), 1,52 Å

-Boro (B), 0,85 Â

-Carbone (C), 0,77 Å

-Oxygène (O), 0,73 Å

-Phosphore (P), 1,10 Å

-Sulfure (S), 1,03 Å

-Azote (N), 0,75 Â;

-Fluor (F), 0,72 Å

-Bromo (Br), 1,14 Å

-Iode (I), 1,33 Â.

Bien qu'il existe des éléments chimiques avec un rayon atomique supérieur à 2 Å, parmi eux:

-Rubidium (Rb) 2,48 Å

-Strontium (Sr) 2,15 Å

-Cesium (Cs) 2,65 Â.

Picomètre vs Angström

Il est courant dans les textes de chimie de trouver des rayons atomiques exprimés en picomètres (ppm), qui sont cent fois plus petits qu'un angström. La différence consiste simplement à multiplier les rayons atomiques ci-dessus par 100; par exemple, le rayon atomique du carbone est de 0,77 Â ou 770 ppm.

Chimie et physique du solide

Å est également utilisé pour exprimer la taille d'une molécule et l'espace entre les plans d'un atome dans les structures cristallines. Pour cette raison, Å est utilisé en physique, en chimie et en cristallographie à l'état solide.

De plus, il est utilisé en microscopie électronique pour indiquer la taille des structures microscopiques.

Cristallographie

L'unité Å est utilisée dans les études de cristallographie qui utilisent les rayons X comme base, car ceux-ci ont une longueur d'onde comprise entre 1 et 10 Å.

Le Å est utilisé dans les études de cristallographie de positrons en chimie analytique, car toutes les liaisons chimiques sont comprises entre 1 et 6 Å.

Longueurs d'onde

Le Å est utilisé pour exprimer les longueurs d'onde (λ) du rayonnement électromagnétique, notamment dans le domaine de la lumière visible. Par exemple, la couleur verte correspond à une longueur d'onde de 4 770 Â, et la couleur rouge une longueur d'onde de 6 231 Â.

Pendant ce temps, le rayonnement ultraviolet, proche de la lumière visible, correspond à une longueur d'onde de 3 543 Å.

Le rayonnement électromagnétique a plusieurs composants, notamment: l'énergie (E), la fréquence (f) et la longueur d'onde (λ). La longueur d'onde est inversement proportionnelle à l'énergie et à la fréquence du rayonnement électromagnétique.

Par conséquent, plus la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique est longue, plus sa fréquence et son énergie sont basses.

Equivalences

Enfin, certaines équivalences de Å sont disponibles avec différentes unités, qui peuvent être utilisées comme facteurs de conversion:

-10 ^-10 mètre / A

-10 ^-8 cm / Å

-10 à ⁷ mm / Å

-10 ^-4 micromètre (micron) / A.

-0,10 millimicra (nanomètre) / Å.

-100 picomètre / Å.

Références

1. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (05 décembre 2018). Définition d'Angstrom (physique et chimie). Récupéré de: thinkco.com
2. Wikipédia. (2019). Angstrom. Récupéré de: es.wikipedia.org
3. Whitten, Davis, Peck et Stanley. (2008). Chimie. (8e éd.). Apprentissage CENGAGE.
4. Les régents de l'Université de Californie. (mille neuf cent quatre vingt seize). Spectre électromagnétique. Récupéré de: cse.ssl.berkeley.edu
5. AVCalc LLC. (2019). Qu'est-ce que l'angström (unité). Récupéré de: aqua-calc.com
6. Angstrom - L'homme et l'unité.. Récupéré de: phycomp.technion.ac.il