ATOMISTIQUE, CHIMIE, PHYSIQUE DES PARTICULES : initiation

ATOMISTIQUE, CHIMIE, PHYSIQUE DES
PARTICULES : initiation
Introduction : la matière
Quels sont les 3 états ? solide, liquide, gazeux
Qu’est-ce qui fait la différence entre ces 3 états ? Leur densité = les briques qui constituent la
matière sont plus ou moins espacés
Ces briques, ce sont quoi ? Les atomes (science physique : atomistique, physique nucléaire) et les
molécules (science chimie : minérale, organique, cinétique, analytique, biochimie, thérapeutique)
Atome = la plus petite partie d’un corps simple (exemple l’oxygène)
Molécule = la plus petite partie d’un corps composé (exemple l’eau)
I. Atomes
a) Commençons par les atomes : ce sont les briques élémentaires de toute la matière, ou les
éléments
On connaît une centaine d’éléments : chacun 1 exemple
Ils ont tous une masse différente
Ils ont tous des propriétés différentes
Les physiciens les ont classés et numérotés en fonction de leur masse : c’est la célèbre classification
périodique des éléments ou table de Mendeléev
Le numéro est le numéro atomique : exemple du carbone (6), de l’oxygène (8), du fer (26)
Chacun a un symbole : exemples
Et dans cette table, on remarque que les éléments d’une même colonne ont des propriétés
analogues, on dit qu’ils sont de la même famille.
b) Rentrons dans le détail de la constitution d’un atome :
Un atome est constitué de quoi ? Un noyau et des électrons qui tournent autour (dessin)
Le noyau est constitué en général de protons et de neutrons
L’électron a une charge électrique négative
Le proton a une charge électrique positive
Le neutron n’a pas de charge électrique, il est neutre
Electrons, protons et neutrons sont des particules
Et toute la variété de tous les corps et de tout le vivant ne vient que de l’arrangement de ces 3
particules élémentaires seulement ! Incroyable autant de variété avec seulement 3 briques
différentes !
c) Lien avec la table de Mendeléev :
C’est le nombre de protons qui fait au départ la différence entre chaque atome
L’atome d’hydrogène a 1 proton
L’atome d’hélium a 2 protons
L’atome de carbone (6)
L’atome d’oxygène (8)
L’atome de fer (26)
Il y a autant d’électrons que de protons, ainsi chaque atome est neutre
Et il y a en général autant de neutrons que de protons, mais pour chaque élément, il peut y avoir des
variantes, c'est-à-dire que le nombre de protons est identique mais que le nombre de neutrons est
différent. On appelle ça des isotopes : chaque élément a autant d’isotopes que de possibilités d’avoir
des nombres de neutrons différents.
Exemple de l’atome d’hydrogène : 1 P + 1 e- qui a un isotope, le deutérium (1 P + 1 e- + 1 N)
Exemple du carbone 14 (6 P + 6 e- + 8 N) contre (6 P + 6 e- + 6 N) pour le carbone 12, normal
Ensuite vous voyez sous le symbole de l’élément, un nombre, c’est la masse atomique de chaque
élément = la somme du nombre de protons et de neutrons.
Vous voyez ainsi que l’on peut connaître le nombre de neutrons de chaque élément en faisant une
soustraction. Exemple de l’hélium (2 N), du fluor (10 N)
Cette masse atomique correspond donc pratiquement à la masse réelle de chaque atome (un électron
pèse beaucoup moins lourd qu’un proton ou un neutron et est négligeable en comparaison), en
considérant la masse de l’hydrogène pour 1.
Combien pèse un atome de carbone par rapport à un atome d’hydrogène ? (6 x)
Combien pèse un atome d’oxygène par rapport à un atome d’hélium ? (4 x)
II. Molécules
Ce sont les électrons qui permettent aux atomes de s’accrocher entre eux, plus ou moins facilement
en fonction de leurs propriétés. Ainsi ils se combinent de différentes manières et forment des corps
composés (ou molécules) aux propriétés toutes différentes.
[sortir la classification périodique des éléments]
1. Liens entre les atomes
a) Orbitales
On a vu que les électrons se trouvaient autour des noyaux atomiques, mais qu’on ne peut pas savoir
où à un instant donné. On définit un volume, à l’intérieur duquel la probabilité de présence de
l’électron est de 95 %. Ce domaine de probabilité de présence est appelé orbitale. Chaque orbitale a
une forme et une orientation. Les atomes vont « s’accrocher » par leurs orbitales pour constituer les
molécules, en mettant en commun leurs électrons.
Exemple des orbitales atomiques de l’hydrogène et du carbone [p8]
Exemple de l’orbitale moléculaire du méthane [p8]
b) Valence
Ce qui fait que chaque atome, du fait de ses propriétés électroniques, a une propriété fondamentale,
la valence = le nombre d’autres atomes auxquels il est capable de se lier pour former une molécule.
- hydrogène : 1
- oxygène : 2
- azote : 3
- carbone : 4
c) Illustration avec les formules brutes et développées : exemple du méthane et de l’éthanol
2. Les molécules organiques
La chimie organique : c’est la chimie du carbone unie à l’hydrogène, c'est-à-dire que les atomes de
base de ces molécules sont le carbone et l’hydrogène. C’est la chimie du vivant, qui utilise
principalement les atomes de carbone et d’hydrogène donc, mais aussi d’oxygène et d’azote.
a) Le plus simple : les alcanes (hydrocarbures saturés aliphatiques)
- méthane / éthane / propane / butane / pentane / hexane / heptane / octane / décane
[importance de la nomenclature, toujours logique]
- squelette carboné : chaînes droites / chaînes ramifiées (isomérie de position [p68], différent de
l’isomérie de constitution et de l’isomérie optique ou chiralité) / cycles (cyclohexane,
méthylcyclohexane [p75])
b) Les alcènes (double liaison : hydrocarbures éthyléniques)
- « éthène » (éthylène) / « propène » (propylène) / pentène
- vinyle [p79]
c) Les alcynes (triple liaison : hydrocarbures acétyléniques)
- « éthyne » acétylène / propyne / pentyne
e) Les aromatiques (benzène, toluène, xylène : ortho / méta / para [p96], styrène [p110])
d) Combinaisons [p3] et pétrole [p75]
f) Notion de groupement fonctionnel
Le greffage sur un squelette carboné d’atomes ou de groupements d’atomes (OH, NH2, CO [p3])
entraîne des propriétés physicochimiques caractéristiques qu’on appelle fonctions. Ces atomes ou
groupements d’atomes sont appelés des groupements fonctionnels.
[faire à part un tableau des fonctions éthylénique, acétylénique, alcool, carbonyle, acide, amine,
amide qu’on retrouvera plus loin [p4].]
g) Dérivés halogénés : un ou plusieurs atomes d’halogène (fluor, chlore, brome, iode) remplacent
un ou plusieurs atomes d’hydrogène
- chloro-2 butane [p111]
- chlorure de vinyle [p115]
h) Organométalliques : un atome de carbone est directement lié à un atome de métal
(organomagnésiens, lithiens, cadmiens, zinciques)
- bromure de méthylmagnésium [p121]
i) Alcools : renferment le groupement COH
- méthanol / éthanol / propanol / butanol / phénol (thymol, tyramine, stéroïdes oestrogènes)
j) Ethers-oxydes : C-O-C
- éther éthylique / butoxypentane / anisole [p151-2]
k) Thiols (C-SH) et sulfures organiques (C-S-C)
l) Dérivés nitrés : un ou plusieurs groupements NO2 remplacent un ou plusieurs atomes
d’hydrogène
- TNT [p102]
m) Amines : C-N
- ammoniac / butylamine / aniline [p168]
n) Groupement carbonyle : aldéhydes et cétones [p194]
- formaldéhyde = formol
o) Acides carboxyliques : carboxyle
- acides formique (méthanoïque), acétique (éthanoïque, vinaigre), propionique (propanoïque),
butyrique (butanoïque), laurique (dodécanoïque) [p217]
- 2 R-OH + O2  2 R-C-HO + 2 H2O
- 2 R-C-HO + O2  2 R-COOH
p) Halogénures d’acides, anhydrides d’acide, esters, amides, nitriles [p227-41], acides sulfoniques
q) Stéroïdes, terpènes, naphatalène, anthracène, cyclines, polyols, glycols, époxydes, glycérol,
polyphénols, quinones, acides plurifonctionnels
r) Glucides (oses), lipides (esters d’acide gras et de glycérol, triglycérides, savons), protéines
(acides aminés, peptides)
s) Hétérocycles, urée, bases, nucléosides, nucléotides, ADN, ARN,…
3. Les « molécules minérales », ions (atomes, mais aussi molécules), sels et cristaux
III. Physique des particules
1. Fermions et Bosons
Le principe d’exclusion de Pauli (loi fondamentale de la physique quantique, 1925) clive le monde
des particules en deux camps bien séparés :
- D'un côté, les particules qui s'excluent mutuellement (elles ne peuvent pas être au même endroit en
ayant exactement les mêmes propriétés). Ce sont les FERMIONS (du nom du physicien italien
Enrico Fermi). L'électron, les nucléons (proton et neutron) sont des fermions. Ce sont des "vraies"
particules de matière. A noter que tous les fermions ont des spins de valeur demi-entière.
- De l'autre côté, les particules qui sont capables de se rassembler à plusieurs dans le même état
physique. Ce sont les BOSONS (du nom du physicien indien Satyendranath Bose). Le photon est un
boson. (Un ensemble de photon dans le même état constitue ce qu'on appelle un rayon laser.) Ce
sont des particules médiateurs des 4 forces fondamentales de la nature. A noter que tous les bosons
ont des spins de valeur entière.
Chaque particule possède un certain nombre de propriétés propres qui forment "l'état de la particule" : la masse au
repos, la charge électrique (+1 pour le proton, -1 pour l'électron, 0 pour le neutron), la position, la vitesse, le spin
(correspond à la rotation de la particule sur elle-même).
2. Les quarks
Jusqu'en 1964, on croyait qu'il n'existait que trois particules élémentaires constitutives de l'atome :
l'électron, le proton et le neutron. Cependant, de nombreuses particules instables (de durée de vie de
l'ordre de 10-23 secondes) avaient été détectées soit dans le rayonnement cosmique, soit dans les
chocs de haute énergie créés dans les accélérateurs de particules construits après la guerre de 39-45.
Les accélérateurs de particules, encore nommés collisionneurs, sont d'énormes machines très onéreuses qui peuvent
atteindre plusieurs dizaines de kilomètres de longueur. Le but est d'y accélérer des particules chargées (électrons,
protons, ions) à des vitesses frôlant celle de la lumière ! L'énergie atteinte par ces particules est énorme (vu leur vitesse)
et des particules sondes sont ainsi projetés sur des particules cibles : cela permet d'étudier les conséquences des chocs
ainsi provoqués. L'énorme énergie de ces chocs peut être convertie en de nouvelles particules. Plus l'énergie de collision
est élevée, plus les nouvelles particules créées seront massives et renseigneront les physiciens sur les constituants
ultimes de la matière.
Ce n'est qu'en 1975 que les quarks furent détectés expérimentalement. Ce sont les composants des
nucléons. Il en existe deux types dans la matière ordinaire up et down.
quark up
(symbole = u)
charge électrique Q = +2/3
quark down (symbole = d)
charge électrique Q = -1/3
Pourquoi des charges Q ainsi fractionnaires ? C’est parce que les nucléons sont toujours formés de 3
quarks.
NUCLEON :
proton
QUARKS :
u+u+d
CHARGE Q :
+2/3+2/3 -1/3 = +1
neutron
u+d+d
+2/3 -1/3 -1/3 = 0
On se souvient du vide qui constitue la matière : si la taille d’un atome d’hydrogène était rapportée
à 100 m de diamètre, le noyau au centre ferait 1 mm et l’électron à 50 m ferait 1 µm…
Et bien c’est encore pire dans le nucléon : ce n’est que du vide ! Si la taille du nucléon était
rapportée à celle du soleil, les 3 quarks qui le constituent seraient 3 virus dans un vide immense !
Les quarks sont liés entre eux par une force appelée force d’interaction forte, ou nucléaire. Cette
force est aussi responsable de l’attraction à courte distance entre protons et neutron, véhiculée par
l’échange de particules vectrices, les mésons pi ou pions.
Ils ont une propriété unique : ils sont incapables d'exister seuls, non accompagnés ! Il est
absolument impossible d'observer un quark isolé ; les quarks ne peuvent s'agréger que de deux
manières différentes et ne donner ainsi que deux familles de particules composites :
Les BARYONS, qui sont toujours formés d'un triplet de quarks.
Les baryons les plus courants sont les NUCLEONS.
La famille des HYPERIONS regroupe d'autres triplets formés de quarks plus
exotiques et plus lourds que ceux des nucléons (d'où l'origine du mot baryon, du
grec "barus" = lourd), désignés par des lettres grecques (particules lambda, sigma,
delta, etc...).
Les MESONS, qui sont des paires de quark et d'anti-quark. Ces particules très
instables sont également désignées par des lettres grecques (pions, kaons, êta...).
Ce sont des particules vectrices.
3. Le neutrino et le positon ou positron
Cette particule fondamentale fut "inventée" en 1930 par Wolfgang Pauli pour expliquer le
mécanisme de la radioactivité Bêta :
Un neutron se transforme  en un proton en émettant un électron (rayon bêta -) et une autre
particule mystérieuse que le physicien italien Enrico Fermi baptisa en 1933 "antineutrino" (ce qui
signifie en italien "petit neutron").
Un proton se transforme  en un neutron en émettant un positon ou anti-électron (rayon bêta +) et
un neutrino.
La force qui maintient liées entre elles ces trois particules est la force d’interaction faible. C’est la
force qui régit les réactions thermonucléaires.
Le neutrino a une charge nulle et il est 50.000 fois plus petit qu'un électron. Sa masse extrêmement
faible n'a été détectée que le 5 Juin 1998 au Japon ! Cette particule discrète n'interagit que très peu
avec la matière : Il ne faudrait pas moins qu'une épaisseur d'une année-lumière de plomb pour
arrêter la moitié des neutrinos qui tenteraient de la traverser ! Les neutrinos sont abondamment
produit par les étoiles dont notre Soleil : à chaque seconde, des centaines de milliards de neutrinos
solaires peuvent traverser la Terre et notre corps sans subir le moindre choc ! D'où la difficulté
extrême à les détecter. [p60]
La mesure de la masse du neutrino pourrait avoir une importance capitale pour le destin de l'Univers : selon le modèle
cosmologique actuel, l'univers est né d'une gigantesque explosion, le Big Bang. Il va ainsi continuer à se diluer
indéfiniment à moins qu'il n'ait suffisamment de masse pour pouvoir se re-contracter en un Big Crunch. Cette masse
manquante de l'Univers pourrait se trouver dans les neutrinos très nombreux du Cosmos. Voilà comment une particule
infiniment petite peut avoir un pouvoir énorme sur le destin de l'infiniment grand !
Le neutrino et l'électron, particules légères, sont regroupés dans la famille des LEPTONS (du grec
"leptos" = léger).
4. Synthèse préliminaire des familles de particules
Les deux leptons et les deux quarks u et d sont donc les briques de notre monde habituel.
Neutrinos et mésons sont le ciment des nucléons.
Les 2 principales sous-familles de particules qui constituent notre matière courante :
Les QUARKS (particules lourdes) UP et DOWN
Les LEPTONS (particules légères) ELECTRON et NEUTRINO électronique
Les leptons n’ont pas de charge de couleur, tandis que les quarks ont des charges de couleur : R, V,
B.
Le rayon alpha est constitué d’hélions : 42hélium.
Le rayon bêta est constitué d’électrons (bêta -) ou de positons (bêta +).
Le rayon gamma est constitué de photons de haute énergie.
Rappelons aussi qu’il est aussi possible de faire une grande subdivision entre particules actrices et
particules vectrices.
5. L’anti-matière
A chaque particule correspond une antiparticule symétrique, avec une charge opposée. Ainsi
l’antimatière est constituée d'antiparticules : les anti-quarks, les anti-électrons, les antineutrinos.
Toutes les particules sont caractérisées par des propriétés quantifiées par des nombres quantiques :
par exemple la charge électrique Q et le nombre de spin J, mais aussi d'autres grandeurs aux noms
aussi ésotériques que le nombre baryonique B, le nombre leptonique L, l'isospin T, l'étrangeté S,
l'hypercharge Y ou le charme C ! Une antiparticule est donc une particule de nombres quantiques
opposés.
C'est en 1927 que Paul Dirac imagina (comme solutions mathématiques à une équation qui porte
son nom) l'existence d'antiparticules. En 1932, l'américain Carl Anderson détecta quelques antiélectrons (baptisés positrons car de charge Q positive) parmi les particules produites par l'impact du
rayonnement cosmique sur l'atmosphère. L'analyse de ce rayonnement cosmique en altitude a été
longtemps pour les physiciens le seul moyen pour étudier et découvrir de nouvelles particules. Il
fallut attendre les années 1950 pour reproduire ce type de rayonnement très énergétique dans les
accélérateurs.
On appelle rayonnement cosmique un flux de particules (électrons, protons, ions) très rapides et donc très énergétiques
qui provient de l'espace profond. Ces flux ont pour origine de très lointaines supernovae. Une supernova est une étoile
massive qui termine sa vie en une gigantesque explosion qui émet en quelques semaines une lumière aussi puissante
qu'une galaxie contenant plusieurs milliards d'étoiles. Une telle explosion crée une onde de choc dans le milieu
interstellaire (rempli de gaz et de champ magnétique), et joue donc le rôle d'accélérateur naturel de particules chargées
électriquement.
L'antiproton a la même masse que le proton, mais il a une charge Q négative.
L'antineutron a la même charge Q nulle que le neutron, mais le nombre baryonique de l'antineutron
est -1 alors que celui du neutron vaut +1.
L'anti-électron ou positron a une charge Q positive.
Les anti-quarks u et d sont notés avec une barre placée sur le nom des particules.
Ces antiparticules peuvent s'assembler. Ainsi le 4 janvier 1996, Le CERN de Genève annonçait la
fabrication de neuf atomes d'anti-hydrogène.
Par contre, si une particule rencontre son antiparticule, leurs deux masses se convertissent
intégralement en énergie (de type rayons gamma) : c'est le phénomène de l'annihilation que les
physiciens peuvent reproduire dans les collisionneurs. Il s'agit d'ailleurs du seul phénomène où toute
une masse est transformée totalement en énergie selon la célèbre formule d'Einstein E=mc2.
Cette énergie colossale dégagée par une telle rencontre particule - antiparticule peut rapidement se
retransformer en d'autres particules massives : c'est le phénomène inverse de matérialisation de
l'énergie.
Cela explique pourquoi il n'y a pas d'antimatière dans notre environnement de matière : toute trace
d'antimatière serait annihilée au moindre contact de notre monde. Il semble bien d'ailleurs que notre
Univers tout entier ne soit composé que de matière.
Comment imaginer un nucléon ? (par Etienne Klein)
Au centre de l'atome, au sein du noyau, on devine une sarabande de protons et neutrons. Collés ensemble par des forces
puissantes, ils s'agitent violemment en tous sens. Dans chaque proton, dans chaque neutron, une autre danse : trois
quarks, toujours trois, agités d'un mouvement formidablement rapide. Au cours de chocs d'une violence terrible, il
arrive que l'énergie de ces quarks se transforme en matière ; une paire de particules nouvelles jaillit alors : un quark et
un anti-quark. A l'inverse, quand un quark et un anti-quark se rencontrent, ils se détruisent mutuellement et se
transforment en énergie. Et ainsi de suite : quarks et anti-quarks apparaissent, se rencontrent, disparaissent au cours de
fugitives catastrophes qui se répètent incessamment. Curieusement, un certain ordre règne dans ce chaos frémissant : en
effet, il y a toujours, en chaque proton, trois quarks de plus que d'anti-quarks.
6. Les autres familles de fermions
Le tableau des 4 fermions + 4 anti-fermions est-il complet ? Pas encore... Il existe en fait deux
autres familles de fermions analogues à la famille up – down – électron – neutrino :
QUARKS
LEPTONS
charge Q
Q = -1/3
Q = +2/3
Q = -1
Q=0
famille 1
down = d
up = u
électron
neutrino électronique
famille 2
strange = s
charm = c
muon
neutrino muonique
famille 3
bottom = b
top = t
tau
neutrino du tau
La famille 1 suffirait à décrire notre monde courant. Mais à partir des années 1940, on découvrit
deux autres familles de particules correspondant à des particules de plus en plus lourdes. Les
familles 2 et 3 contiennent des particules de plus en plus massives qui n'existaient dans l'univers
qu'au tout début de celui-ci, lorsque la densité et la température étaient telles que ces particules
pouvaient se matérialiser à partir de densité d'énergie suffisante.
Ces familles "lourdes" de particules forment donc une sorte de matière fossile qui existait au tout
début de notre Univers. Actuellement, les physiciens sont capables de les recréer à l'aide de
l'énergie colossale fournie par les collisionneurs. Chaque lepton est associé à un neutrino spécifique.
Les quarks ont été baptisés de noms poétiques qui correspondent à leur "saveur". Rien à voir avec le
goût, mais les 6 saveurs des quarks caractérisent l'influence de l'interaction faible sur eux.
La famille 2 :
- Muon : découvert en 1937 par Anderson dans les rayons cosmiques, c'est une sorte d'électron en
200 fois plus massif
- Quark s (strange) ou étrange en français : 20 fois plus lourd que le quark d
- Quark c (charmed) ou charmé en français : découvert en 1975, 375 fois plus lourd que le quark u
La famille 3 :
Tau : découvert en 1976, 3500 fois plus lourd que l'électron ou deux fois plus que le proton
Quark b pour bottom ou parfois beauté : découvert en 1977, 5 fois plus lourd que le proton
Quark t pour top : découvert en 1994 au Fermilab, 170 fois plus lourd que le proton ! C'est la
particule élémentaire la plus massive connue à ce jour, elle est aussi lourde qu'un atome entier
d'Or…
Ce tableau représente tous les fermions fondamentaux actuellement connus. Ce sont eux les briques
de base de toute la matière. Leurs combinaisons donnent toutes les variations de structures plus
complexes telles les nucléons du noyau et l'atome. Il convient d'ajouter à ces 12 particules les 12
antiparticules correspondantes, d'où 24 briques de base pour toute la matière existante.
Que faut-il encore pour expliquer la matière ? Il nous manque encore une famille fondamentale de
particules : les bosons dont fait partie le photon, grain quantique de lumière. Les bosons sont des
particules très spéciales qui ne respectent pas le principe d'exclusion de Pauli. Les bosons peuvent
se superposer dans le même état quantique contrairement aux fermions qui sont individualisés dans
l'espace. Ces bosons sont de plus les particules médiatrices des 4 forces fondamentales de l'univers :
les interactions sans lesquelles nos particules de matière ne pourraient pas se lier entre elles. Une
fois définies ces 4 interactions fondamentales, nous aurons enfin tous les éléments qui constituent la
théorie actuelle du Modèle Standard : cette théorie qui explique tous les phénomènes observables à
l'échelle des particules... Mais y a-t-il encore des constituants sous le niveau des quarks ?...
7. Les 4 forces fondamentales de la nature et leur particules associées
- La force de gravitation  GRAVITON
- La force électromagnétique (ou énergie de liaison inter atomique) qui unit les atomes en molécules
(c’est cette force qui est en jeu dans les réactions chimiques)  PHOTON
Les photos n’ont ni masse, ni charge d’aucune sorte.
- La force nucléaire forte (ou énergie de liaison intra nucléaire et intra atomique) qui unit les quarks
en nucléons, d’intensité des millions de fois supérieure à celle de la force électromagnétique, mais
active à courte distance  GLUON
Les gluons sont des particules actrices, sans masse (comme les photons) qui permettent les interactions entre quarks à
la vitesse de la lumière. Ils ont des charges électriques (multiples de e/3) et des charges de couleur (R, V, B).
- La force nucléaire faible  BOSONS W, de masses élevées et de charges électriques e, 0, -e
Les physiciens redoublent d’efforts depuis longtemps pour arriver à la « Grande Unification » des
interactions. La première unification est celle de la force électromagnétique avec la force faible en
1967.
Rappel chimie atomistique
1) l’atome
Définition :Un atome est constitué d’un noyau chargé positivement et d’un
plusieurs électrons autour chargés négativement
2)
ou
Le noyau de l’atome
l’atome est constitué de particules collées entre elles : des nucléons
2 sortes de nucléons :
- Proton : particule chargée d’électricité positive de charge +e
- Neutron : petite particule qui n’est pas chargée
3) Les nombres Z et A
On caractérise un atome par la composition de son noyau et on a :
 Z= nombre de proton
schéma :
 A=nombre de nucléon
 A-Z= nombre de neutrons
Si l’atome n’est pas chargé on a le même nombre de protons que d’électrons (même nombre de charge
positives que de charges négatives)
4) Les isotopes
Deux atomes dont le noyau a le même nombre
proton Z (nombre de charge) mais des nombres
neutrons différents s’appellent des isotopes
de
de
Schéma
5) Les ions
Les atomes peuvent gagner ou perdre un plusieurs électrons lors par exemple de transformations
chimiques, on leur enlève ou ajoute des charges e- (négatives)  leur charge change
Les ions monoatomiques s’obtiennent à partir des atomes par perte ou gain d’un ou plusieurs électrons. On
ne modifie pas ici la composition du noyau

Un atome qui perd un électron de charge –e a donc une lacune en charge négative, il est donc
chargé positivement on l’appel ion positif ou cation

Un atome qui gagne un ou plusieurs électron gagne donc une ou plusieurs charge négative il a donc
un surplus de charge négative ; on l’appelle ion négatif ou anion