Il y a un peu plus de cent ans, des savants de tout premier plan ne croyaient pas aux atomes.
Non par étroitesse d’esprit, mais parce que personne n’en avait jamais vu un.
Une objection raisonnable
Vers 1900, la théorie des atomes fonctionnait très bien. Elle permettait de prévoir des réactions chimiques, de calculer des proportions, d’expliquer le comportement des gaz.
Mais deux savants réputés — Wilhelm Ostwald et Ernst Mach — refusaient d’admettre que les atomes existent réellement.1
Leur argument : c’est une fiction commode. Une façon de calculer qui donne les bons résultats, sans qu’il soit nécessaire de croire à la réalité de ces petites boules. Après tout, on n’en a jamais mesuré une seule.
Ce n’étaient pas des esprits obtus. Leur exigence était : « Montrez-le-moi autrement qu’en disant que ça marche. »
C’est cette exigence qui a rendu la preuve nécessaire. La preuve, quand elle est venue, était magnifique.
Le mouvement brownien
Des grains très fins en suspension dans de l’eau — du pollen, une goutte d’encre —, observés au microscope, ne restent pas immobiles : ils tressautent, dans tous les sens, sans arrêt et sans raison apparente.
En 1905, Einstein propose une explication mathématique : ces grains sont bombardés de tous côtés par les molécules d’eau, invisibles et innombrables. Par hasard, les chocs ne s’équilibrent jamais tout à fait, et le grain se trouve dévié.2
Il en tire des formules précises : de combien un grain doit se déplacer, en moyenne, selon sa taille, selon la température, selon l’épaisseur du liquide.
Mais Einstein est théoricien : il ne dispose d’aucune expérience.
Perrin, la gomme-gutte et la patience
Entre 1908 et 1913, un physicien français, Jean Perrin, fait les expériences. Au début, il ne connaît même pas l’article d’Einstein.
Le travail est fastidieux. Il faut des grains parfaitement réguliers, sinon les mesures ne veulent rien dire. Perrin utilise de la gomme-gutte, un pigment jaune tiré du latex d’arbres d’Asie, et il met au point une méthode pour en obtenir des grains de taille uniforme — un savoir-faire que presque personne d’autre ne maîtrisait.3
Puis il compte, il mesure, il recommence.
Il en tire un nombre : combien il y a de molécules dans une quantité donnée de matière. C’est ce qu’on appelle le nombre d’Avogadro.4
Ce qui a emporté la conviction
Perrin aurait pu s’arrêter là. Il a fait autre chose, et c’est la raison pour laquelle cette page existe.
Dans son livre Les Atomes, publié en 1913, il rassemble treize façons différentes de calculer ce même nombre. Treize méthodes qui n’ont rien à voir les unes avec les autres :5
- La viscosité des gaz ;
- La radioactivité ;
- Le rayonnement de la chaleur ;
- La charge de gouttelettes d’huile ;
- Le mouvement brownien ;
- Et même — c’est notre préférée — le bleu du ciel.
Ces phénomènes n’ont aucun rapport entre eux. Ils relèvent de branches différentes de la physique. Ils se mesurent avec des instruments différents, par des gens différents.
Ils donnent le même nombre. Les treize valeurs obtenues tiennent toutes entre 60 × 10²² et 75 × 10²².6
Perrin s’en émerveille dans son livre, en des termes qui méritent d’être cités :
« On est saisi d’admiration devant le miracle de concordances aussi précises à partir de phénomènes si différents. D’abord qu’on retrouve la même grandeur, pour chacune des méthodes, en variant autant que possible les conditions de son application, puis que les nombres ainsi définis sans ambiguïté par tant de méthodes coïncident, cela donne à la réalité moléculaire une vraisemblance bien voisine de la certitude. »7
Cette phrase contient deux arguments et non un seul. D’abord : chaque méthode, prise à part, donne le même résultat quand on change ses conditions autant qu’on peut. Ensuite : les méthodes, comparées entre elles, tombent d’accord.
Le dernier mot, enfin, est significatif. Perrin n’écrit pas « certitude ». Il écrit « bien voisine de la certitude ».
Ostwald, l’un des opposants les plus connus, s’est déclaré convaincu dès 1909. Mach, lui, ne l’a jamais été. La preuve n’a pas convaincu tout le monde, et c’est dans l’ordre des choses.89
Pourquoi c’est la meilleure preuve possible
Ce raisonnement mérite qu’on s’y attarde, car il vaut bien au-delà de ce cas.
À l’époque, personne n’avait vu un atome. On n’avait pas non plus trouvé une méthode tellement bonne qu’elle mettrait tout le monde d’accord.10
On a trouvé treize méthodes dont aucune n’aurait suffi seule — et qui tombent d’accord.
Or si les atomes n’existaient pas, chaque méthode mesurerait autre chose — un défaut propre à son instrument, à son sujet, à sa branche. Pourquoi ces défauts donneraient-ils tous le même nombre ?
Il n’y a qu’une explication simple : ils mesurent tous la même chose réelle.
Ce raisonnement se retrouve ailleurs sur ce site, un siècle plus tard. Pour fabriquer la première image d’un trou noir, les scientifiques ont été divisés en quatre équipes qui ont travaillé sept semaines sans se parler, avec des méthodes différentes. Les quatre images différaient dans les détails. Toutes contenaient le même anneau (1.10).
L’idée est exactement la même : si des chemins indépendants arrivent au même endroit, ce n’est probablement pas le chemin qui l’a fabriqué.
Les molécules, ou pourquoi l’ordre compte
Un atome isolé est rare. La plupart du temps, les atomes sont accrochés les uns aux autres, en petits groupes ou en immenses réseaux : ce sont les molécules.
Fait surprenant : les mêmes atomes, assemblés autrement, ne font pas la même chose.
Le diamant et la mine d’un crayon sont faits du même atome, le carbone, et rien d’autre. Dans le diamant, chaque atome est solidement lié à quatre voisins dans toutes les directions : c’est la plus dure des matières naturelles. Dans le graphite du crayon, les atomes sont liés en feuillets qui glissent les uns sur les autres : c’est ce qui laisse une trace sur le papier.11
Même ingrédient, deux arrangements, deux matières. Ce qui compte n’est pas seulement ce dont une chose est faite, mais la manière dont elle l’est.
Le dessin de l’atome
Le dessin est familier : une boule au centre, et des petites billes qui tournent autour sur des cercles. Il figure sur les manuels, les logos, les panneaux, les couvertures de cahiers.
Il correspond à un modèle proposé en 1913 par Niels Bohr, et dépassé dès 1925-1926.12
Ce que Bohr a fait, et pourquoi ce n’était pas une sottise
Il ne faudrait pas en tirer une conclusion erronée.
En 1913, ce modèle est une avancée considérable. Avant lui, la physique classique prédisait qu’un électron tournant autour d’un noyau devait perdre son énergie et s’écraser dessus presque instantanément. Or les atomes existent et durent.
Bohr résout le problème en imposant une règle nouvelle : l’électron ne peut occuper que certaines pistes, et pas n’importe lesquelles. Il ne rayonne pas tant qu’il y reste ; il n’émet ou n’absorbe de la lumière qu’en changeant de piste.13
C’était la première fois qu’on faisait entrer dans l’atome cette idée que certaines quantités viennent par paquets et non en continu. On peut comparer ce modèle à un panneau indicateur sur un sentier : il ne montre pas l’arrivée, il montre la direction.
Il avait ses limites, connues : il ne parvenait pas à expliquer les atomes ayant plusieurs électrons ; il ne fonctionnait bien que pour l’hydrogène.14
Ce qui l’a remplacé
En 1926, Erwin Schrödinger établit une équation qui décrit bien mieux le comportement de l’électron. Ce qu’elle énonce est déroutant.15
On ne peut pas donner la trajectoire de l’électron. Ce n’est pas qu’on ne sache pas encore la mesurer : c’est qu’il n’y en a pas au sens habituel du terme.
Ce qu’on peut calculer, c’est la probabilité de le trouver à tel endroit plutôt qu’à tel autre. Le résultat ressemble à un nuage : dense là où l’électron a beaucoup de chances de se trouver, léger ailleurs.
Par convention, on délimite souvent la région dans laquelle il y a 90 % de chances de le trouver, et c’est cette forme qu’on dessine.16
L’image juste n’est donc pas une bille sur un rail. C’est une carte des endroits où l’électron a des chances d’être.
Et un mot qui trahit encore
Un détail nous paraît remarquable.
Ces régions de probabilité, les chimistes les appellent des orbitales.17
Ce terme peut tromper : à l’oreille, le mot « orbitale » fait penser que l’électron a une orbite. C’est-à-dire précisément ce qu’il n’a pas, comme on vient de le voir.
Le mot a gardé le fantôme de l’ancien modèle.
Ce mécanisme revient souvent sur ce site : un mot qui fabrique un fait. Mais celui-ci est particulier, et c’est pour cela qu’il mérite d’être raconté.
Cette fois, le problème se loge dans le vocabulaire même des chimistes.
Faut-il pour autant abandonner le dessin ?
Non. C’est la conclusion de cette page.
Le dessin de Bohr reste utile : il permet de compter les électrons, de comprendre pourquoi certains atomes se lient et d’autres non, de raisonner vite. On l’enseigne encore délibérément, pour sa simplicité.
Le problème n’est pas qu’on l’utilise. Le problème est qu’on ne dit pas ce que c’est.
Un dessin présenté comme une image de l’atome installe une idée fausse qui a la vie dure. Le même dessin présenté comme un outil pour raisonner, qui date de 1913 et qui a été dépassé en 1926, n’installe rien du tout : il rend service et il s’efface quand on n’en a plus besoin.
Ce n’est pas le modèle qui trompe. C’est le silence sur son statut.
Note 1
However, it was not always the case, and the hypothesis of a continuous structure of matter was relentlessly defended until the end of the nineteenth century by famous names such as Duhem, Ostwald, and Mach.
Il n’en a pourtant pas toujours été ainsi, et l’hypothèse d’une structure continue de la matière a été défendue sans relâche jusqu’à la fin du XIXᵉ siècle par des noms célèbres comme Duhem, Ostwald et Mach.
Duplantier, Bertrand, « Brownian Motion, "Diverse and Undulating" », dans Damour, Thibault, Darrigol, Olivier, Duplantier, Bertrand et Rivasseau, Vincent (dir.), Einstein, 1905-2005. Poincaré Seminar 2005, Progress in Mathematical Physics, vol. 47, Birkhäuser, Bâle, 2006, p. 201-293
Note 2
In dieser Arbeit soll gezeigt werden, daß nach der molekularkinetischen Theorie der Wärme in Flüssigkeiten suspendierte Körper von mikroskopisch sichtbarer Größe infolge der Molekularbewegung der Wärme Bewegungen von solcher Größe ausführen müssen, daß diese Bewegungen leicht mit dem Mikroskop nachgewiesen werden können.
Ce travail doit montrer que, d’après la théorie cinétique moléculaire de la chaleur, des corps de taille visible au microscope en suspension dans des liquides doivent, du fait du mouvement moléculaire de la chaleur, exécuter des mouvements d’une ampleur telle qu’on puisse aisément les déceler au microscope.
Einstein, Albert, « Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen », Annalen der Physik, vol. 322, 1905, p. 549-560
Note 3
En revanche, après quelques tâtonnements, j’ai pu faire des mesures sur des émulsions de gomme-gutte, puis (avec l’aide de M. Dabrowski) sur des émulsions de mastic. […] Il faut d’abord savoir préparer une émulsion où tous les grains aient à peu près le même rayon. […] pendant la centrifugation d’une émulsion pure⁴⁰ les parties d’abord sédimentées sont relativement plus riches en gros grains, et l’on conçoit qu’il y a là un moyen de séparer les grains selon leur taille.
Perrin, Jean, « Mouvement brownien et réalité moléculaire », Annales de chimie et de physique, t. 18, 1909, p. 5-114
Note 4
The number N of the molecules constituting any gram-molecule is Avogadro's number. […] My most careful measurements made with an emulsion the rarefaction of which doubled with each rise of 6 microns, gave a value for N of 68 X 10²².
Le nombre N des molécules constituant une molécule-gramme quelconque est le nombre d’Avogadro. […] Mes mesures les plus soignées, faites avec une émulsion dont la raréfaction doublait à chaque élévation de 6 microns, ont donné pour N une valeur de 68 × 10²².
Perrin, Jean, « Discontinuous Structure of Matter », conférence Nobel, Stockholm, 11 décembre 1926, Fondation Nobel
Note 5
[…] in conclusion the author compiles the values obtained by thirteen different methods for Avogadro's number.
[…] en conclusion, l’auteur rassemble les valeurs obtenues pour le nombre d’Avogadro par treize méthodes différentes.
« Les Atomes » (compte rendu non signé de Perrin, Jean, Les Atomes, Félix Alcan, 1913), rubrique « Atoms and Molecules », Nature, vol. 91, 1913, p. 473, doi:10.1038/091473a0
Note 6
Parvenus au terme actuel de cette étude, si nous jetons un coup d’œil sur les divers phénomènes qui nous ont livré les grandeurs moléculaires, nous serons conduits à former le Tableau suivant : […] Opalescence critique 75,0 Bleu du ciel 60,0 (?) […] Énergie rayonnée 60,0 […] puis que les nombres ainsi définis sans ambiguïté par tant de méthodes coïncident, cela donne à la réalité moléculaire une vraisemblance bien voisine de la certitude.
La valeur de N tirée des différentes mesures variait entre 60·10²² et 75·10²², la valeur retenue par Perrin étant 68·10²²
Perrin, Jean, Les Atomes, Félix Alcan, 1913
Note 7
On est saisi d'admiration devant le miracle de concordances aussi précises à partir de phénomènes si différents […] cela donne à la réalité moléculaire une vraisemblance bien voisine de la certitude.
Perrin, Jean, Les Atomes, Félix Alcan, 1913
Note 8
Ich habe mich überzeugt, daß wir seit kurzer Zeit in den Besitz der experimentellen Nachweise für die diskrete oder körnige Natur der Stoffe gelangt sind, welche die Atomhypothese seit Jahrhunderten, ja Jahrtausenden vergeblich gesucht hatte.
Je me suis convaincu que nous sommes entrés depuis peu en possession des preuves expérimentales de la nature discontinue ou granulaire de la matière, que l’hypothèse atomique avait vainement cherchées depuis des siècles, voire des millénaires.
Ostwald, Wilhelm, Grundriss der allgemeinen Chemie, 4e éd., Steinkopff, Dresde, 1909, préface, domaine public
To historians of science, Mach is better known for denying the existence of atoms right up until his death in 1916 […] But not Mach.
Pour les historiens des sciences, Mach est surtout connu pour avoir nié l’existence des atomes jusqu’à sa mort, en 1916 […] Mais pas Mach.
Ashworth, William B., Jr., « Ernst Mach », Scientist of the Day, Linda Hall Library, 18 février 2025
Note 9
It defends the claim that Perrin used the multiple determination strategy to put forward an exceptionally strong no-coincidence argument, to argue for both the correctness of the values for the molecular magnitudes determined and the validity of the auxiliary assumptions upon which the different determinations were based.
Il défend la thèse selon laquelle Perrin a utilisé la stratégie de la détermination multiple pour avancer un argument de non-coïncidence exceptionnellement fort, afin de défendre à la fois l’exactitude des valeurs obtenues pour les grandeurs moléculaires et la validité des hypothèses auxiliaires sur lesquelles reposaient les différentes déterminations.
Coko, Klodian, « Jean Perrin and the Philosophers’ Stories: The Role of Multiple Determination in Determining Avogadro’s Number », HOPOS, vol. 10, n° 1, 2020, p. 143-193
Note 10
Surface microscopy using vacuum tunneling is demonstrated for the first time. Topographic pictures of surfaces on an atomic scale have been obtained.
La microscopie de surface par effet tunnel dans le vide est démontrée pour la première fois. Des images topographiques de surfaces à l’échelle atomique ont été obtenues.
Binnig, Gerd et al., « Surface Studies by Scanning Tunneling Microscopy », Physical Review Letters, vol. 49, 1982, p. 57-61
Note 11
You may be familiar with diamond and graphite, the two most common allotropes of carbon. (Allotropes are different structural forms of the same element.) Diamond is one of the hardest-known substances, whereas graphite is soft enough to be used as pencil lead. These very different properties stem from the different arrangements of the carbon atoms in the different allotropes.
Vous connaissez peut-être le diamant et le graphite, les deux allotropes du carbone les plus courants. (Les allotropes sont des formes structurales différentes d’un même élément.) Le diamant est l’une des substances les plus dures que l’on connaisse, alors que le graphite est assez tendre pour servir de mine de crayon. Ces propriétés très différentes viennent des arrangements différents des atomes de carbone dans les différents allotropes.
Flowers, Paul, Theopold, Klaus, Langley, Richard et Robinson, William R., Chemistry 2e, OpenStax, 2019, section 10.5 « The Solid State of Matter »
Note 12
This paper is an attempt to show that the application of the above ideas to Rutherford’s atom-model affords a basis for a theory of the constitution of atoms.
Cet article tente de montrer que l’application des idées ci-dessus [celles de Planck] au modèle d’atome de Rutherford fournit la base d’une théorie de la constitution des atomes.
Bohr, Niels, « On the Constitution of Atoms and Molecules », Philosophical Magazine, vol. 26, 1913, p. 1-25
Note 13
According to the above considerations, we are led to assume that these configurations will correspond to states of the system in which there is no radiation of energy; states which consequently will be stationary as long as the system is not disturbed from outside.
D’après les considérations qui précèdent, nous sommes conduits à supposer que ces configurations correspondront à des états du système dans lesquels il n’y a pas de rayonnement d’énergie ; états qui seront par conséquent stationnaires tant que le système n’est pas perturbé de l’extérieur.
Bohr, Niels, « On the Constitution of Atoms and Molecules », Philosophical Magazine, vol. 26, 1913, p. 1-25
Note 14
The Bohr theory of the hydrogen atom suffered from a fatal weakness: It explained nothing except the hydrogen atom and any other combination of a nucleus and one electron.
La théorie de Bohr de l’atome d’hydrogène souffrait d’une faiblesse fatale : elle n’expliquait rien d’autre que l’atome d’hydrogène et toute autre combinaison d’un noyau et d’un électron.
Dickerson, Richard E., Gray, Harry B. et Haight, Gilbert P., Chemical Principles, 3e éd., Benjamin/Cummings, 1979, version en ligne sur Chemistry LibreTexts, chap. 8 « Quantum Theory and Atomic Structure », section 8.1, en accès libre
Note 15
The theory provided a good description of the spectrum created by the hydrogen atom, but needed to be developed to suit more complicated atoms and molecules. Assuming that matter (e.g., electrons) could be regarded as both particles and waves, in 1926 Erwin Schrödinger formulated a wave equation that accurately calculated the energy levels of electrons in atoms.
Cette théorie [celle de Bohr] décrivait bien le spectre produit par l’atome d’hydrogène, mais devait être développée pour convenir aux atomes et aux molécules plus complexes. En supposant que la matière (par exemple les électrons) pouvait être considérée à la fois comme des particules et comme des ondes, Erwin Schrödinger formula en 1926 une équation d’onde qui calculait avec exactitude les niveaux d’énergie des électrons dans les atomes.
Fondation Nobel, « Erwin Schrödinger – Facts », prix Nobel de physique 1933, NobelPrize.org
Note 16
Orbitals are generally drawn as three-dimensional surfaces that enclose 90% of the electron density
Les orbitales sont en général dessinées comme des surfaces en trois dimensions qui enferment 90 % de la densité électronique
Farmer, Steven et Kennepohl, Dietmar, « 1.2: Atomic Structure - Orbitals », dans Organic Chemistry (Morsch et al.), Chemistry LibreTexts, en accès libre
Note 17
A description of electronic structures of polyatomic molecules in terms of atomic and molecular orbitals (one-electron orbital wave functions) is suggested, as follows.
On propose, comme suit, une description des structures électroniques des molécules polyatomiques en termes d’orbitales atomiques et moléculaires (fonctions d’onde orbitales à un électron).
Mulliken, Robert S., « Electronic Structures of Polyatomic Molecules and Valence. II. General Considerations », Physical Review, vol. 41, n° 1, 1932, p. 49-71
Notes et sources
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Passage deux savants réputés — Wilhelm Ostwald et Ernst Mach — refusaient d’admettre que les atomes existent réellement
However, it was not always the case, and the hypothesis of a continuous structure of matter was relentlessly defended until the end of the nineteenth century by famous names such as Duhem, Ostwald, and Mach.
Traduction de la rédaction Il n’en a pourtant pas toujours été ainsi, et l’hypothèse d’une structure continue de la matière a été défendue sans relâche jusqu’à la fin du XIXᵉ siècle par des noms célèbres comme Duhem, Ostwald et Mach.
Source Duplantier, Bertrand, « Brownian Motion, "Diverse and Undulating" », dans Damour, Thibault, Darrigol, Olivier, Duplantier, Bertrand et Rivasseau, Vincent (dir.), Einstein, 1905-2005. Poincaré Seminar 2005, Progress in Mathematical Physics, vol. 47, Birkhäuser, Bâle, 2006, p. 201-293, p. 216 (pagination de l’article dans le volume).
Accès libre ouvrir la source · vérifié le 27 octobre 2026
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Passage En 1905, Einstein propose une explication mathématique : ces grains sont bombardés de tous côtés par les molécules d’eau
In dieser Arbeit soll gezeigt werden, daß nach der molekularkinetischen Theorie der Wärme in Flüssigkeiten suspendierte Körper von mikroskopisch sichtbarer Größe infolge der Molekularbewegung der Wärme Bewegungen von solcher Größe ausführen müssen, daß diese Bewegungen leicht mit dem Mikroskop nachgewiesen werden können.
Traduction de la rédaction Ce travail doit montrer que, d’après la théorie cinétique moléculaire de la chaleur, des corps de taille visible au microscope en suspension dans des liquides doivent, du fait du mouvement moléculaire de la chaleur, exécuter des mouvements d’une ampleur telle qu’on puisse aisément les déceler au microscope.
Source Einstein, Albert, « Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen », Annalen der Physik, vol. 322, 1905, p. 549-560, p. 549, 1er paragraphe (introduction, avant le § 1).
Domaine public ouvrir la source · vérifié le 27 octobre 2026
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Passage Perrin utilise de la gomme-gutte […] et il met au point une méthode pour en obtenir des grains de taille uniforme
En revanche, après quelques tâtonnements, j’ai pu faire des mesures sur des émulsions de gomme-gutte, puis (avec l’aide de M. Dabrowski) sur des émulsions de mastic. […] Il faut d’abord savoir préparer une émulsion où tous les grains aient à peu près le même rayon. […] pendant la centrifugation d’une émulsion pure⁴⁰ les parties d’abord sédimentées sont relativement plus riches en gros grains, et l’on conçoit qu’il y a là un moyen de séparer les grains selon leur taille.
Source Perrin, Jean, « Mouvement brownien et réalité moléculaire », Annales de chimie et de physique, t. 18, 1909, p. 5-114, § 15 (« Émulsions appropriées aux recherches ») et § 16 (« La centrifugation fractionnée. Réalisation d’une émulsion uniforme »), p. 11-12 de l’édition numérique ENSAM (pagination propre, pas celle des Annales).
Domaine public ouvrir la source · vérifié le 27 octobre 2026
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Passage Il en tire un nombre : combien il y a de molécules dans une quantité donnée de matière.
The number N of the molecules constituting any gram-molecule is Avogadro's number. […] My most careful measurements made with an emulsion the rarefaction of which doubled with each rise of 6 microns, gave a value for N of 68 X 10²².
Traduction de la rédaction Le nombre N des molécules constituant une molécule-gramme quelconque est le nombre d’Avogadro. […] Mes mesures les plus soignées, faites avec une émulsion dont la raréfaction doublait à chaque élévation de 6 microns, ont donné pour N une valeur de 68 × 10²².
Source Perrin, Jean, « Discontinuous Structure of Matter », conférence Nobel, Stockholm, 11 décembre 1926, Fondation Nobel, « Introduction » (définition de N), puis section « Law of the vertical distribution of an emulsion ».
Accès libre ouvrir la source · vérifié le 27 octobre 2026
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Passage Dans son livre Les Atomes, publié en 1913, il rassemble treize façons différentes de calculer ce même nombre.
[…] in conclusion the author compiles the values obtained by thirteen different methods for Avogadro's number.
Traduction de la rédaction […] en conclusion, l’auteur rassemble les valeurs obtenues pour le nombre d’Avogadro par treize méthodes différentes.
Source « Les Atomes » (compte rendu non signé de Perrin, Jean, Les Atomes, Félix Alcan, 1913), rubrique « Atoms and Molecules », Nature, vol. 91, 1913, p. 473, doi:10.1038/091473a0, compte rendu « Atoms and Molecules », Nature du 10 juillet 1913, 4e paragraphe (« The first two chapters are devoted to a historical survey… »).
Accès libre ouvrir la source · vérifié le 27 octobre 2026
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Passage Les treize valeurs obtenues tiennent toutes entre 60 × 10²² et 75 × 10²².
Parvenus au terme actuel de cette étude, si nous jetons un coup d’œil sur les divers phénomènes qui nous ont livré les grandeurs moléculaires, nous serons conduits à former le Tableau suivant : […] Opalescence critique 75,0 Bleu du ciel 60,0 (?) […] Énergie rayonnée 60,0 […] puis que les nombres ainsi définis sans ambiguïté par tant de méthodes coïncident, cela donne à la réalité moléculaire une vraisemblance bien voisine de la certitude.
Traduction de la rédaction La valeur de N tirée des différentes mesures variait entre 60·10²² et 75·10²², la valeur retenue par Perrin étant 68·10²²
Source Perrin, Jean, Les Atomes, Félix Alcan, 1913, Conclusions, § 119, « La convergence des déterminations », tableau (treize valeurs, de 60,0 à 75,0), p. 289-291.
Domaine public ouvrir la source 1 ouvrir la source 2 · vérifié le 28 octobre 2026
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Passage On est saisi d’admiration devant le miracle de concordances aussi précises à partir de phénomènes si différents […] cela donne à la réalité moléculaire une vraisemblance bien voisine de la certitude.
On est saisi d'admiration devant le miracle de concordances aussi précises à partir de phénomènes si différents […] cela donne à la réalité moléculaire une vraisemblance bien voisine de la certitude.
Source Perrin, Jean, Les Atomes, Félix Alcan, 1913, chapitre « Conclusion ».
Domaine public ouvrir la source · vérifié le 9 septembre 2026
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Passage Ostwald […] s’est déclaré convaincu dès 1909.
Ich habe mich überzeugt, daß wir seit kurzer Zeit in den Besitz der experimentellen Nachweise für die diskrete oder körnige Natur der Stoffe gelangt sind, welche die Atomhypothese seit Jahrhunderten, ja Jahrtausenden vergeblich gesucht hatte.
Traduction de la rédaction Je me suis convaincu que nous sommes entrés depuis peu en possession des preuves expérimentales de la nature discontinue ou granulaire de la matière, que l’hypothèse atomique avait vainement cherchées depuis des siècles, voire des millénaires.
Source Ostwald, Wilhelm, Grundriss der allgemeinen Chemie, 4e éd., Steinkopff, Dresde, 1909, préface, domaine public, Vorbericht (préface) de la 4e édition, fin de la 1re page et début de la 2e page (vues 8-9 de la numérisation TIB).
Domaine public ouvrir la source · vérifié le 24 octobre 2026
Passage Mach, lui, ne l’a jamais été.
To historians of science, Mach is better known for denying the existence of atoms right up until his death in 1916 […] But not Mach.
Traduction de la rédaction Pour les historiens des sciences, Mach est surtout connu pour avoir nié l’existence des atomes jusqu’à sa mort, en 1916 […] Mais pas Mach.
Source Ashworth, William B., Jr., « Ernst Mach », Scientist of the Day, Linda Hall Library, 18 février 2025, 2ᵉ paragraphe (phrase commençant par « To historians of science ») ; 4ᵉ paragraphe (« But not Mach. »).
Accès libre ouvrir la source · vérifié le 27 octobre 2026
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Pour l’ensemble de cette partie
Passage les treize procédures et le rôle de leur convergence dans l’argument de Perrin
It defends the claim that Perrin used the multiple determination strategy to put forward an exceptionally strong no-coincidence argument, to argue for both the correctness of the values for the molecular magnitudes determined and the validity of the auxiliary assumptions upon which the different determinations were based.
Traduction de la rédaction Il défend la thèse selon laquelle Perrin a utilisé la stratégie de la détermination multiple pour avancer un argument de non-coïncidence exceptionnellement fort, afin de défendre à la fois l’exactitude des valeurs obtenues pour les grandeurs moléculaires et la validité des hypothèses auxiliaires sur lesquelles reposaient les différentes déterminations.
Source Coko, Klodian, « Jean Perrin and the Philosophers’ Stories: The Role of Multiple Determination in Determining Avogadro’s Number », HOPOS, vol. 10, n° 1, 2020, p. 143-193, résumé.
Accès payant · vérifié le 25 octobre 2026
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Passage À l’époque, personne n’avait vu un atome.
Surface microscopy using vacuum tunneling is demonstrated for the first time. Topographic pictures of surfaces on an atomic scale have been obtained.
Traduction de la rédaction La microscopie de surface par effet tunnel dans le vide est démontrée pour la première fois. Des images topographiques de surfaces à l’échelle atomique ont été obtenues.
Source Binnig, Gerd et al., « Surface Studies by Scanning Tunneling Microscopy », Physical Review Letters, vol. 49, 1982, p. 57-61, résumé.
Accès payant · vérifié le 25 octobre 2026
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Passage Le diamant et la mine d’un crayon sont faits du même atome […] deux arrangements, deux matières.
You may be familiar with diamond and graphite, the two most common allotropes of carbon. (Allotropes are different structural forms of the same element.) Diamond is one of the hardest-known substances, whereas graphite is soft enough to be used as pencil lead. These very different properties stem from the different arrangements of the carbon atoms in the different allotropes.
Traduction de la rédaction Vous connaissez peut-être le diamant et le graphite, les deux allotropes du carbone les plus courants. (Les allotropes sont des formes structurales différentes d’un même élément.) Le diamant est l’une des substances les plus dures que l’on connaisse, alors que le graphite est assez tendre pour servir de mine de crayon. Ces propriétés très différentes viennent des arrangements différents des atomes de carbone dans les différents allotropes.
Source Flowers, Paul, Theopold, Klaus, Langley, Richard et Robinson, William R., Chemistry 2e, OpenStax, 2019, section 10.5 « The Solid State of Matter », § 10.5, encadré « How Sciences Interconnect » (« Graphene: Material of the Future »), 1er paragraphe.
Accès libre ouvrir la source · vérifié le 27 octobre 2026
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Passage Il correspond à un modèle proposé en 1913 par Niels Bohr
This paper is an attempt to show that the application of the above ideas to Rutherford’s atom-model affords a basis for a theory of the constitution of atoms.
Traduction de la rédaction Cet article tente de montrer que l’application des idées ci-dessus [celles de Planck] au modèle d’atome de Rutherford fournit la base d’une théorie de la constitution des atomes.
Source Bohr, Niels, « On the Constitution of Atoms and Molecules », Philosophical Magazine, vol. 26, 1913, p. 1-25, Part I, introduction, p. 2-3.
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Passage l’électron ne peut occuper que certaines pistes, et pas n’importe lesquelles. Il ne rayonne pas tant qu’il y reste
According to the above considerations, we are led to assume that these configurations will correspond to states of the system in which there is no radiation of energy; states which consequently will be stationary as long as the system is not disturbed from outside.
Traduction de la rédaction D’après les considérations qui précèdent, nous sommes conduits à supposer que ces configurations correspondront à des états du système dans lesquels il n’y a pas de rayonnement d’énergie ; états qui seront par conséquent stationnaires tant que le système n’est pas perturbé de l’extérieur.
Source Bohr, Niels, « On the Constitution of Atoms and Molecules », Philosophical Magazine, vol. 26, 1913, p. 1-25, Part I, § 1 « General Considerations », p. 5.
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Passage il ne parvenait pas à expliquer les atomes ayant plusieurs électrons
The Bohr theory of the hydrogen atom suffered from a fatal weakness: It explained nothing except the hydrogen atom and any other combination of a nucleus and one electron.
Traduction de la rédaction La théorie de Bohr de l’atome d’hydrogène souffrait d’une faiblesse fatale : elle n’expliquait rien d’autre que l’atome d’hydrogène et toute autre combinaison d’un noyau et d’un électron.
Source Dickerson, Richard E., Gray, Harry B. et Haight, Gilbert P., Chemical Principles, 3e éd., Benjamin/Cummings, 1979, version en ligne sur Chemistry LibreTexts, chap. 8 « Quantum Theory and Atomic Structure », section 8.1, en accès libre, chap. 8, intertitre « The Need for a Better Theory » (page 8.1 « Introduction » de la version LibreTexts).
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Passage En 1926, Erwin Schrödinger établit une équation qui décrit bien mieux le comportement de l’électron.
The theory provided a good description of the spectrum created by the hydrogen atom, but needed to be developed to suit more complicated atoms and molecules. Assuming that matter (e.g., electrons) could be regarded as both particles and waves, in 1926 Erwin Schrödinger formulated a wave equation that accurately calculated the energy levels of electrons in atoms.
Traduction de la rédaction Cette théorie [celle de Bohr] décrivait bien le spectre produit par l’atome d’hydrogène, mais devait être développée pour convenir aux atomes et aux molécules plus complexes. En supposant que la matière (par exemple les électrons) pouvait être considérée à la fois comme des particules et comme des ondes, Erwin Schrödinger formula en 1926 une équation d’onde qui calculait avec exactitude les niveaux d’énergie des électrons dans les atomes.
Source Fondation Nobel, « Erwin Schrödinger – Facts », prix Nobel de physique 1933, NobelPrize.org, paragraphe de présentation des travaux (« In Niels Bohr’s theory of the atom… »), 2ᵉ et 3ᵉ phrases.
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Passage Par convention, on délimite souvent la région dans laquelle il y a 90 % de chances de le trouver
Orbitals are generally drawn as three-dimensional surfaces that enclose 90% of the electron density
Traduction de la rédaction Les orbitales sont en général dessinées comme des surfaces en trois dimensions qui enferment 90 % de la densité électronique
Source Farmer, Steven et Kennepohl, Dietmar, « 1.2: Atomic Structure - Orbitals », dans Organic Chemistry (Morsch et al.), Chemistry LibreTexts, en accès libre, section 1.2, texte principal (légende de la figure 2 : « Contour surfaces enclose 90% of the electron probability »).
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Passage Ces régions de probabilité, les chimistes les appellent des orbitales.
A description of electronic structures of polyatomic molecules in terms of atomic and molecular orbitals (one-electron orbital wave functions) is suggested, as follows.
Traduction de la rédaction On propose, comme suit, une description des structures électroniques des molécules polyatomiques en termes d’orbitales atomiques et moléculaires (fonctions d’onde orbitales à un électron).
Source Mulliken, Robert S., « Electronic Structures of Polyatomic Molecules and Valence. II. General Considerations », Physical Review, vol. 41, n° 1, 1932, p. 49-71, résumé.
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Références bibliographiques
19
- Ashworth, William B., Jr., « Ernst Mach », Scientist of the Day, Linda Hall Library, 18 février 2025, en accès libre (Mach, qui nia l’existence des atomes jusqu’à sa mort en 1916). https://www.lindahall.org/about/news/scientist-of-the-day/ernst-mach/
- Atkins, Peter et Jones, Loretta, Principes de chimie, De Boeck, 2017, en bibliothèque (le diamant et le graphite, mêmes atomes et arrangements différents).
- Binnig, Gerd et al., « Surface Studies by Scanning Tunneling Microscopy », Physical Review Letters, vol. 49, 1982, p. 57-61, accès payant (le microscope à effet tunnel).
- Bohr, Niels, « On the Constitution of Atoms and Molecules », Philosophical Magazine, vol. 26, 1913, p. 1-25, accès payant (le modèle des orbites permises et ses limites).
- Coko, Klodian, « Jean Perrin and the Philosophers’ Stories: The Role of Multiple Determination in Determining Avogadro’s Number », HOPOS, vol. 10, n° 1, 2020, p. 143-193, accès payant (les treize procédures et le rôle de leur convergence dans l’argument de Perrin).
- Dickerson, Richard E., Gray, Harry B. et Haight, Gilbert P., Chemical Principles, 3e éd., Benjamin/Cummings, 1979, version en ligne sur Chemistry LibreTexts, chap. 8 « Quantum Theory and Atomic Structure », section 8.1, en accès libre (le modèle de Bohr, qui n’expliquait que l’hydrogène et les ions à un seul électron). https://chem.libretexts.org/Bookshelves/General_Chemistry/Chemical_Principles_(Dickerson)/08%3A_Quantum_Theory_and_Atomic_Structure/5.01%3A_Hydrogen_Oxygen_and_Water
- Duplantier, Bertrand, « Brownian Motion, "Diverse and Undulating" », dans Damour, Thibault, Darrigol, Olivier, Duplantier, Bertrand et Rivasseau, Vincent (dir.), Einstein, 1905-2005. Poincaré Seminar 2005, Progress in Mathematical Physics, vol. 47, Birkhäuser, Bâle, 2006, p. 201-293, en accès libre (Duhem, Ostwald et Mach, défenseurs d’une matière continue jusqu’à la fin du XIXᵉ siècle). https://arxiv.org/abs/0705.1951
- Einstein, Albert, « Über die von der molekularkinetischen Theorie der Wärme geforderte Bewegung von in ruhenden Flüssigkeiten suspendierten Teilchen », Annalen der Physik, vol. 322, 1905, p. 549-560, domaine public (la théorie du mouvement brownien).
- Farmer, Steven et Kennepohl, Dietmar, « 1.2: Atomic Structure - Orbitals », dans Organic Chemistry (Morsch et al.), Chemistry LibreTexts, en accès libre (les orbitales dessinées comme des surfaces qui enferment 90 % de la densité électronique). https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Organic_Chemistry/Organic_Chemistry_(Morsch_et_al.)/01%3A_Structure_and_Bonding/1.02%3A_Atomic_Structure_-_Orbitals
- Flowers, Paul, Theopold, Klaus, Langley, Richard et Robinson, William R., Chemistry 2e, OpenStax, 2019, section 10.5 « The Solid State of Matter », en accès libre (le diamant et le graphite de la mine de crayon, deux arrangements différents des mêmes atomes de carbone). https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/10-5-the-solid-state-of-matter
- Fondation Nobel, « Erwin Schrödinger – Facts », prix Nobel de physique 1933, NobelPrize.org, en accès libre. https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1933/schrodinger/facts/
- « Les Atomes » (compte rendu non signé de Perrin, Jean, Les Atomes, Félix Alcan, 1913), rubrique « Atoms and Molecules », Nature, vol. 91, 1913, p. 473, doi:10.1038/091473a0, en accès libre, numérisation de la Dolnośląska Biblioteka Cyfrowa (les treize méthodes rassemblées dans la conclusion du livre). https://dbc.wroc.pl//Content/29315/PDF/031612.pdf
- Mulliken, Robert S., « Electronic Structures of Polyatomic Molecules and Valence. II. General Considerations », Physical Review, vol. 41, n° 1, 1932, p. 49-71, accès payant (l’introduction du mot « orbitale »).
- Nye, Mary Jo, Molecular Reality: A Perspective on the Scientific Work of Jean Perrin, Macdonald, 1972, en bibliothèque (Ostwald, Mach, et la clôture du débat).
- Ostwald, Wilhelm, Grundriss der allgemeinen Chemie, 4e éd., Steinkopff, Dresde, 1909, préface, domaine public (le ralliement d’Ostwald aux atomes).
- Perrin, Jean, « Discontinuous Structure of Matter », conférence Nobel, Stockholm, 11 décembre 1926, Fondation Nobel, en accès libre (la valeur du nombre d’Avogadro tirée de la répartition en hauteur des grains d’émulsion). https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1926/perrin/lecture/
- Perrin, Jean, « Mouvement brownien et réalité moléculaire », Annales de chimie et de physique, t. 18, 1909, p. 5-114, domaine public (la gomme-gutte, les grains calibrés, la détermination du nombre d’Avogadro).
- Perrin, Jean, Les Atomes, Félix Alcan, 1913, domaine public (les treize méthodes rassemblées et la conclusion de l’auteur sur la vraisemblance voisine de la certitude). https://fr.wikisource.org/wiki/Les_Atomes
- Schrödinger, Erwin, « Quantisierung als Eigenwertproblem », Annalen der Physik, vol. 384, 1926, p. 361-376, accès payant (l’équation qui remplace le modèle des orbites).
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