Un atome de type hydrogène (ou ion) est simplement n'importe quelle particule avec un noyau et un électron.

Cela devrait être suffisant pour répondre à la question posée , mais j'ai pensé que je devrais en dire un peu plus, car certaines de ces réponses sont potentiellement déroutantes.

La raison historique pour laquelle la formule de Rydberg ne fonctionne que pour les atomes de type hydrogène est que il a été initialement formulé pour expliquer les raies spectrales de l'hydrogène. Il n'a jamais été prévu d'expliquer les spectres d'atomes multiélectroniques.

La raison physique , cependant, est que la formule de Rydberg utilise des niveaux d'énergie qui ne dépendent que du nombre quantique principal $ n $, qui doit être un entier positif:

$$ \ bar {\ nu} = Z ^ 2 \ mathcal {R} \ left (\ frac {1} {n_1 ^ 2} - \ frac {1} {n_2 ^ 2} \ right) \ qquad n_1, n_2 \ in \ mathbb {Z} ^ + $$

et de nos jours nous savons que ce n'est vrai que pour les atomes de type hydrogène ; $ ^ * $ les niveaux d'énergie des atomes multi-électrons dépendent à la fois de $ n $ et de $ l $. $ ^ \ dagger $

La $ n $ -dépendance était plus tard rationalisé avec succès par le modèle de Bohr, mais dire que "la formule de Rydberg ne fonctionne que pour les atomes de type hydrogène parce que le modèle de Bohr ne fonctionne que pour eux" est trompeur et passe à côté de l'essentiel, car:

1. Cela implique que la formule de Rydberg a été dérivée du modèle de Bohr, ce qui n'est pas vrai; il a été simplement déterminé empiriquement, et la formule est antérieure au modèle de Bohr de 25 ans.
2. Le modèle de Bohr ne fonctionne simplement pas pour les atomes de type hydrogène. Le fait qu'il reproduise la formule de Rydberg doit être simplement considéré comme un hasard ; Bohr est arrivé au résultat correct par la mauvaise méthode.
3. Cela ne donne aucun aperçu réel de la raison pour laquelle la formule de Rydberg ne s'applique pas à l'hélium, etc. (que j'ai brièvement mentionné ci-dessus).

$ ^ * $ En fait, les niveaux d'énergie de l'hydrogène ne dépendent pas seulement de $ n $ (en raison de divers petits effets tels que - mais sans s'y limiter - le couplage spin-orbite et la division hyperfine). Wikipedia a un bon aperçu du sujet ici et la plupart des manuels de QM ont un chapitre sur l'atome d'hydrogène, où ils discutent de ces perturbations à l'hamiltonien et de leurs effets sur les énergies. Sans surprise, l'incapacité à expliquer cela a été l'un des échecs du modèle de Bohr.

$ ^ \ dagger $ Bien sûr, il y a aussi une série d'approximations ici. Les niveaux d'énergie des atomes multiélectroniques ne sont décrits qu'approximativement par des sommes d'énergies orbitales, de sorte que les énergies de transition ne sont qu'approximativement égales à une différence d'énergie entre deux orbitales.

Les atomes de type hydrogène sont des atomes avec un seul électron "en orbite" autour d'un noyau qui a plus d'un nucléon. Comme @Xerxes l'a souligné dans un commentaire, vous pouvez en principe avoir un noyau composé de particules autres que des protons et des neutrons (nucléons). Positronium pourrait en être un exemple extrême.

Wikipédia a en fait une entrée sur les atomes de type hydrogène qui va quelque peu au-delà de ce que vous avez demandé.

Les ions de type hydrogène sont des ions qui ne possèdent qu'un seul électron, tout comme un atome d'hydrogène.

Le fait que ces ions n'aient qu'un seul ion dans la coque la plus externe facilite l'analyse de leurs rayons et de leurs énergies , car un simple modèle électrostatique peut être utilisé pour les décrire. Les espèces possédant plusieurs électrons sont difficiles à étudier et sortent du cadre du modèle de Bohr. En effet, les réplusions interélectroniques sont difficiles à prendre en compte dans les interactions électrodynamiques qui constituent le système lié de l'atome.

Dans l'esprit du célèbre chimiste de l'Université de Nottingham, commentaire de Sir Martyn Poliakoff dans l'épisode Vidéos périodiques Helium in Disguise (également YouTube):

Encore et encore, pour les scientifiques, s'ils entendent quelque chose de surprenant qui les fait penser différemment, c'est vraiment bien.

Je vais ajouter aux autres excellentes réponses en énumérant quelques "atomes" de type hydrogène moins courants .

La vidéo est à propos de Muonic Heavy Hydrogen ou ce qu'on appelle $ {} ^ {4.1} H $ est discuté à la fin de cette liste. Oui, c'est prononcé «l'hydrogène en quatre points un». Voir l'article du New Scientist Le déguisement atomique fait ressembler l'hélium à l'hydrogène et l'article principal publié dans Science Kinetic Isotope Effects for the Reactions of Muonic Helium and Muonium with H2 Fleming, DG et coll. Science 28 janvier 2011: Vol. 331, Numéro 6016, pp. 448-450, DOI: 10.1126 / science.1199421

Positronium : (e + e− )

Le positronium (Ps) est un système composé d'un électron et de son anti-particule, un positron, liés ensemble dans un atome exotique, en particulier un onium.

Il a des états de Rydberg avec $ E_n \ sim - (6.8eV) / n ^ 2 $ soit la moitié de celle de l'hydrogène normal, car la masse réduite est la moitié de celle d'un électron lié à un objet beaucoup plus lourd. L'état du triplet $ {} ^ 3S_1 $ à plus longue durée de vie a une durée de vie moyenne d'environ 142 ns et se désintègre par annihilation électron-positron en trois photons gamma. Elle est parfois étudiée en ralentissant et en arrêtant les positons dans le MgO en poudre où ils capturent un électron et ont tendance à rester relativement imperturbables par les autres atomes.

Muonium : (μ + e−)

Le muonium est un atome exotique composé d'un antimuon et d'un électron, qui a été découvert en 1960 et reçoit le symbole chimique Mu . Pendant la durée de vie de 2,2 µs du muon, le muonium peut entrer dans des composés tels que le chlorure de muonium (MuCl) ou le muonure de sodium (NaMu). En raison de la différence de masse entre l'antimuon et l'électron, le muonium (μ + e−) est plus similaire à l'hydrogène atomique (p + e−) qu'au positronium (e + e−). Son rayon de Bohr et son énergie d'ionisation sont à moins de 0,5% de l'hydrogène, du deutérium et du tritium, et il peut donc être utilement considéré comme un isotope léger exotique de l'hydrogène .

True Muonium : (μ + μ−)

True muonium ou muononium est un atome exotique composé d'un antimuon et d'un muon. Il n'a pas encore été observé, mais il peut avoir été généré lors de la collision de faisceaux d'électrons et de positons.

Hydrogène muonique :

Les muons négatifs peuvent cependant former des atomes muoniques (auparavant appelés atomes mu-mésiques), en remplaçant un électron dans des atomes ordinaires. Les atomes d'hydrogène muoniques sont beaucoup plus petits que les atomes d'hydrogène typiques car la masse beaucoup plus grande du muon lui confère une fonction d'onde à l'état fondamental beaucoup plus localisée que celle observée pour l'électron.

Hélium muonique :

L'hélium muonique est créé en substituant un muon à l'un des électrons de l'hélium-4. Le muon orbite beaucoup plus près du noyau, l'hélium muonique peut donc être considéré comme un isotope de l'hélium dont le noyau est constitué de deux neutrons, deux protons et un muon, avec un seul électron à l'extérieur. Familièrement, on pourrait l'appeler "hélium 4.1", car la masse du muon est légèrement supérieure à 0,1 amu. Chimiquement, l'hélium muonique, possédant un électron de valence non apparié, peut se lier avec d'autres atomes et se comporte plus comme un atome d'hydrogène qu'un atome d'hélium inerte.

Atomes d'hydrogène lourds muoniques avec un le muon négatif peut subir une fusion nucléaire dans le processus de fusion catalysée par un muon, après que le muon peut quitter le nouvel atome pour induire une fusion dans une autre molécule d'hydrogène. Ce processus se poursuit jusqu'à ce que le muon négatif soit piégé par un atome d'hélium et ne puisse pas partir tant qu'il ne se désintègre pas.

ci-dessus: De New Scientist.

Je pense qu'un aspect clé qui est négligé dans ces réponses est l'approximation de Born-Oppenheimer. Le noyau de n'importe quel atome peut être approché comme un point avec très peu de correction relativiste en raison de sa masse. Un électron, par contre, est essentiellement sans masse (comparativement. Je sais que c'est toujours un fermion et qu'il a une masse). Une fois que vous mettez plus d'un électron dans une orbitale, ces corrections relativistes ont des conséquences. Donc, `` semblable à l'hydrogène '' signifie tout atome qui n'a pas besoin de la perspicacité de Pauli ou de Dirac pour expliquer les écarts dans les spectres, c'est-à-dire le modèle de Bohr.

Les systèmes à un électron sont connus sous le nom d'espèces de type hydrogène / hydrogène telles que He +, Li2 +, Be3 +, etc.