Chimie – Chapitre 4 2009-2010 Seconde partie : Constitution de la

Chimie – Chapitre 4
2009-2010
Seconde partie : Constitution de la matière
Chapitre 4 : Structure de l’atome.
Introduction
TPC6 - Atome.doc
I] Constitution des atomes.
Question : de quoi est constitué un atome ?
Réponses en vrac au tableau
A dicter :
 Un atome est constitué d’un noyau central entouré de vide, dans lequel des électrons sont en
mouvement.
Ce modèle de l’atome a été proposé par Ernest Rutherford en 1911. Amélioré pet complété par la
suite, il permet de décrire l’atome de façon simple.
 Vocabulaire : un modèle est une représentation simple d’un phénomène ou d’un objet complexe.
 Ordre de grandeur du diamètre : - de l’atome : 10-10 m ;
- du noyau : 10-15 m.
Le rayon du noyau est environ 105 (100 000) fois plus petit que celui de l’atome.
Exemple : si on assimile le diamètre de l’atome à la longueur d’un terrain de foot (100m), alors le
noyau a la taille d’une tête d’épingle (soit environ 1 mm).
 L’atome est donc essentiellement constitué de vide ; on dit qu’il a une structure lacunaire.
 L’atome est une entité chimique électriquement neutre.
II] Les constituants élémentaires.
1) Les électrons.
Toute charge électrique peut s’exprimer en fonction d’une charge élémentaire notée e. L’unité de
charge électrique est le Coulomb (C) et e vaut : 1,6.10-19 C.
L’électron est chargé négativement, de valeur –e soit -1,6.10-19 C.
2) Les constituants du noyau.
Ces constituants sont appelés nucléons et il en existe de deux types :
- les protons, chargés positivement (de charge +e) ;
- les neutrons, électriquement neutres.
La masse de chacun de ces nucléons est environ 2000 fois plus grande que celle des électrons.
3) Récapitulatif.
Particule
Localisation
Charge électrique
Masse (kg)
Electron
autour du noyau
-e
m e = 9,109.10-31
Proton
dans le noyau
+e
m p = 1,673.10-27
Neutron
dans le noyau
0
m n = 1,675.10-27
Chimie – Chapitre 4
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Illustration ici
Modèle de l’atome :
III] Représentation symbolique.
On représente un atome de la manière suivante :
Avec :
- X son symbole chimique ;
- Z le numéro atomique représentant le nombre de protons (charges positives) dans le noyau ;
- A le nombre de nucléons ( = neutrons + protons).
Questions : comment obtient-on le nombre de neutrons avec cette représentation ? Quel est le nombre
d’électrons ?
Réponses :
Nucléons = Protons + Neutrons donc avec les notations précédentes : A = Z + neutrons. Donc le
nombre de neutrons est égal à A-Z.
L’atome étant électriquement neutre, il contient autant de protons que d’électrons.
Exemples :
 Carbone
 Hélium
 Ion Cu2+
: 6 protons (A), 12 nucléons (Z), donc 12 – 6 = 6 neutrons (A – Z), 6 électrons.
: 2 protons, 4 nucléons, 4 – 2 = 2 neutrons et 2 électrons.
2+
: 29 protons, 63 nucléons, 63 – 29 = 34 neutrons, 29 – 2 = 27 électrons.
Comment calculer la masse d’un atome avec ces informations ?
La masse d’un atome étant concentrée dans son noyau, on peut calculer la masse approchée d’un
atome de la manière suivante :
m atome = m noyau = Z x m proton + (A-Z) x m neutron
Voir exercices ici.
Chimie – Chapitre 4
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IV] L’élément chimique.
Définition :
On appelle élément chimique l’ensemble d’entités chimiques (ions, atomes, isotopes…) ayant le
même numéro atomique Z.

Un ion monoatomique est un atome qui a gagné ou perdu un ou plusieurs électrons. On les note en
indiquant en haut à droite du symbole la charge électrique.
La charge électrique d’un ion est égale à la somme des charges qui le composent.
Exemples :
Cu2+ : c’est un atome de cuivre qui a perdu 2 électrons ; c’est un cation (ion chargé positivement).
Cl- : c’est un atome de chlore qui a gagné un électron ; c’est un anion (ion chargé négativement).
 Isotopes : carbone 12 et carbone 14 sont des isotopes.
Question : déterminer la composition de ces isotopes. Qu’est-ce qui les différencie ?
Réponse : deux isotopes sont des atomes qui ont même numéro atomique Z, mais un nombre de
neutrons différents (A-Z).
Remarque importante :
Au cours des réactions chimiques, les différents éléments se conservent : on appelle cela
la conservation de la matière.
Cela signifie qu’aucun élément n’apparaît ni ne disparaît.
TPC7 - L'élément cuivre.doc
Conclusion :
Exercices :
Savoirs exigibles :
 modèle de l’atome (constituants, forme, charges, représentation symbolique)
 l’élément chimique (définition, ion, isotope, conservation)