Leçons de niveau 11

Constitution de la matière/Structure de l'atome

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Structure de l'atome
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Chapitre no 1
Leçon : Constitution de la matière
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Chap. suiv. : De l'atome aux édifices chimiques

Exercices :

Structure de l'atome
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Le modèle de l'atome[modifier | modifier le wikicode]

Une structure lacunaire[modifier | modifier le wikicode]

Le rayon du noyau de l'atome étant 100 000 fois plus petit que celui de l'atome, le volume occupé par le noyau de l'atome est environ 1015 fois plus petit que le volume occupé par l'atome.

Entre la périphérie de l'atome et le noyau, il y a du vide dans lequel gravitent les électrons.

Le vide occupe ainsi la très grande majorité du volume de l'atome, d'où l'adjectif lacunaire.

Charge de l'atome[modifier | modifier le wikicode]

L'atome est composé de neutrons (qui sont électriquement neutres), de protons (chargés positivement), et d'électrons (chargés négativement).

Il est électriquement neutre. En effet, comme la charge du proton (notée +e) et la charge de l'électron (notée -e) sont exactement opposées et que l'atome renferme le même nombre de protons et d'électrons, alors les charges électriques des protons et des électrons s'annulent et l'atome est électriquement neutre.

Masse de l'atome[modifier | modifier le wikicode]



Le noyau[modifier | modifier le wikicode]

Les particules qui le constituent[modifier | modifier le wikicode]

Le noyau est composé de neutrons et de protons, ce sont des nucléons. Les protons (notés p) et les neutrons (notés n) ont sensiblement la même masse, mais ils ont une charge différente.

  • masse du proton : mp = 1,673 × 10-27 kg
  • masse du neutron : mn = 1,675 × 10-27 kg

D'où mp ≈ mn.

L'unité de charge est le Coulomb (C).

Le neutron étant électriquement neutre (d'où son nom) sa charge est égale à 0 C.

La charge du proton est aussi la charge élémentaire e, qui est la plus petite charge électrique que puisse porter une particule.




Définition des notations Z et A[modifier | modifier le wikicode]

  • Z est le numéro atomique, il correspond au nombre de protons contenus dans le noyau; on l'appelle aussi nombre de charges.
  • A correspond au nombre de nucléons (protons et neutrons) ou nombre de masses.

La représentation symbolique d'un atome est : (où X est le symbole de l'atome)

Le nombre de neutrons d'un atome est alors égal à A-Z.

Début de l'exemple


Fin de l'exemple


Charge du noyau[modifier | modifier le wikicode]

Le noyau étant composé de neutrons et de protons, il est donc chargé positivement.

La charge du noyau est égale au produit du nombre de protons ( Z ) par la charge d'un proton ( e)



Début de l'exemple


Fin de l'exemple


Noyaux isotopes[modifier | modifier le wikicode]

Les isotopes sont des atomes qui ont le même numéro atomique Z, mais un nombre de masse A différent.
Ils ont le même nombre de protons et d'électrons mais un nombre de neutrons différent.
Un atome peut avoir plusieurs isotopes.

Début de l'exemple


Fin de l'exemple


Le nuage électronique[modifier | modifier le wikicode]

Le nuage électronique est composé d'électrons, notés e⁻. L'électron est chargé négativement, de charge -e, soit - 1,6 × 10⁻¹⁹ C.
La masse de l'électron est : me⁻ = 9,109 × 10-31 kg, soit environ 2000 fois plus faible que celle des protons et des neutrons, elle sera souvent négligée.

La charge d'un nuage électronique est égale à :


Répartition des électrons[modifier | modifier le wikicode]

Les électrons sont répartis en différentes couches électroniques. Ces couches sont désignées par les lettres K, L, M, etc.

Chaque couche ne peut contenir qu'un nombre défini d'électrons :

  • K peut contenir 2 électrons
  • L peut en contenir 8
  • M peut en contenir 18

Pour écrire la structure électronique d'un atome, on remplit successivement les couches en commençant par la couche K, puis L, puis M.
La dernière couche contenant les électrons s’appelle la couche externe, les autres couches, plus proches du noyau, sont dites couches internes.

Début de l'exemple


Fin de l'exemple


Ici les couches K et L sont dites saturées car elles ne peuvent plus accepter d'électrons.

Les atomes dont les couches électroniques externes sont saturées sont les atomes les plus stables, ce sont les gaz nobles, comme l'hélium, le néon ou l'argon.

Début de l'exemple


Fin de l'exemple


Masse de l'atome[modifier | modifier le wikicode]

Nous avons vu que la masse du proton et du neutron étaient à peu près égales et que la masse de l'électron était négligeable face à la masse de ces particules, on peut donc formuler la masse de l'atome comme ceci :

matome = mélectrons + mprotons + mneutrons
matomemprotons + mneutrons
matomemnucléons



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Atome