Chapitre C5

Un modèle simple de l'atome




On a vu dans le cours de physique qu'une des plus petites choses qui existe est l'atome. Au cours de ce chapitre nous allons expliquer de quoi il est constitué.



1. L'atome

1.1. Structure d'un atome

Voir document 9 p 216

En première approche on considère qu'un atome est constitué d'un noyau sphérique central autour duquel tournent les électrons.

C5_atome

1.2. Ordres de grandeur

Comme il est indiqué sur le schéma ci-dessus, le noyau est cent mille fois plus petit que l'atome. Ainsi un atome est donc composé de vide à plus de 99,99%.
Remarque : le schéma n'est pas à l'échelle. Avec un noyau d'un centimètre, les premiers électrons devraient être à un kilomètre.

Activité 1 page 62 - document 1

2. Les différents constituants de l'atome

2.1. Constituants du noyau

Le noyau est composé de particules appelées nucléons. Il en existe deux sortes : protons et neutrons.
La masse du proton est mp = 1,673.10-27 kg et celle du neutron mn = 1,675.10-27 kg.

Exercice : le noyau de l'atome de fer contient 26 protons et 30 neutrons. Calculer la masse de ce noyau.

Le proton porte une charge électrique qp = 1,6.10-19 C (Coulomb).
C'est la plus petite charge électrique qui existe. On la nomme charge électrique élémentaire.
Le neutron est neutre, c'est à dire que sa charge électrique est nulle.

Exercice : calculer la charge du noyau de l'atome de fer.

2.2. Les électrons

L'électron a pour masse me- = 9,1.10-31 kg et pour charge qe- = -1,6.10-19 C.
L'ensemble des électrons d'un atome s'appelle le cortège électronique.

Exercice : l'atome de fer possède 26 électrons. Calculer la masse et la charge du cortège électronique

3. Composition de l'atome

3.1. Représentation symbolique

On appelle numéro atomique le nombre de protons contenus dans le noyau d'un atome. On le note Z.
Le nombre total de nucléons est noté A.

Remarque : le nombre de neutrons se calcule donc en faisant A - Z.

Pour représenter un atome on utilise son symbole chimique. En haut à gauche du symbole on note la valeur de A et en bas à gauche on note Z.
La représentation symbolique d'un atome est donc : xaz.

Exercice :

  1. Donner la représentation symbolique de l'atome de fer.
  2. Calculer la charge totale de l'atome de fer.

Un atome est donc électriquement neutre. Sa charge est égale à zéro.
Les neutrons ayant une charge nulle, il y a le même nombre de protons et d'électrons dans un atome.
Il y a donc Z électrons dans un atome.

3.2. Masse d'un atome

Exercice :

  1. Calculer la masse de l'atome de fer.
  2. La comparer à la masse du noyau.

La masse de l'atome est donc quasiment égale à celle du noyau. Ceci est dû au fait que les électrons ont une masse négligeable (par rapport à celle des protons et des neutrons).

Devoir à la maison : exercices 10, 12, 18 et 23 page 69




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