Les atomes

Thème 1 : Organisation et transformation de la matière / 3ème année de cycle 4 / Chapitre X : Les atomes
LES ATOMES
I. LA CARTE D’IDENTITE DE L’ATOME
A. LA MATIERE
La matière est constituée de petites particules : les atomes.
Il existe une centaine d’atomes différents. Chaque atome est représenté par un symbole (une ou deux lettres) :
C pour le carbone, H pour l’hydrogène, O pour l’oxygène, Cu pour le cuivre, Fe pour le fer...
Les atomes peuvent s’assembler pour former des molécules. La formule d’une molécule donne la nature et le
nombre des atomes associés.
Exemple :
Le saccharose (sucre en morceaux) de formule C11H22O12 contient donc 11 atomes de carbone, 22 atomes
d’hydrogène et 12 atomes d’oxygène.
B. LA CONSTITUTION DE L’ATOME
Un atome est constitué d’un noyau et d’électrons gravitant autour. L’ensemble des électrons forme le nuage
électronique.
Le noyau est formé de nucléons : les protons et les neutrons.
On note A le nombre de nucléons (nombre de masse) et Z le nombre de protons (numéro atomique ou
nombre de charge). Le numéro atomique détermine l’élément.
Pour désigner l’atome de symbole X, de numéro atomique Z et de nombre de nucléons A, on utilise le symbole
:
A
ZX
Exemple :
12
6 C , le carbone 12 possède 6 protons, 6 neutrons et 6 électrons.
14
6
C , le carbone 14 possède 6 protons, 8 neutrons et 6 électrons.
Ces 2 atomes ont le même numéro atomique mais des nombres de masse différents (nombre de neutrons
différents), ce sont des isotopes.
Les atomes, comme l’ensemble de la matière, sont majoritairement constitués de vide (99,999999%).
C. LA TAILLE DE L’ATOME
La taille de l’atome est d’environ 10-10 m soit 0,1 nm.
La taille du noyau est d’environ 10-15 m.
Le diamètre de l’atome est environ 100 000 fois plus grand que celui du noyau.
Ex : Si le noyau était une balle de tennis (6,6 cm de diamètre). Quel serait le diamètre de l’atome ?
La taille de l’atome serait alors de : datome  6,6 100000  660000 cm = 6,6 km
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D. LA MASSE DE L’ATOME
La masse des électrons est négligeable devant celle du noyau donc la masse d’un atome est environ égale à
celle de son noyau.
E. LES CHARGES ELECTRIQUES
Les protons ont une charge élémentaire positive, les neutrons ne sont pas chargés électriquement donc le noyau
d’un atome a une charge électrique positive.
Les électrons ont une charge élémentaire négative, donc le nuage électronique a une charge électrique
négative.
Or l’atome est électriquement neutre donc il y a autant de charges positives que négatives, donc autant de
protons que d’électrons.
F. LA CLASSIFICATION PERIODIQUE DES ELEMENTS
Mendeleïev, un savant russe, établit en 1869 un classement des éléments.
Les éléments sont classés par numéros atomiques Z croissants.
Exemples :
L’atome de carbone 126C est situé sur la 2ème ligne et dans la 4ème colonne. Il a donc 2 couches électroniques et 4
électrons sur sa dernière couche électronique. Dans son noyau, il a 12 nucléons car A = 12 soit 6 protons car
Z = 6 et 6 neutrons (A – Z = 12 – 6 = 6).
: électron
: proton
: neutron
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Na est situé sur la 3ème ligne et dans la 1ère colonne. Il a donc 3 couches électroniques et 1
L’atome de sodium 11
électron sur sa dernière couche électronique. Dans son noyau, il a 23 nucléons car A = 23 soit 11 protons car
Z = 11 et 12 neutrons (A – Z = 23 – 11 = 12).
II. LA NATURE DU COURANT ELECTRIQUE
A. LES CONDUCTEURS ET LES ISOLANTS
Propose une expérience permettant de déterminer la conductivité électrique de différents matériaux.
Type de matériaux
Objet
Conducteur ou isolant électrique ?
Organique
Stylo
Isolant électrique
Céramique – verre
Faïence de la table
Isolant électrique
Métallique
Lames de ciseaux
Conducteur électrique
Les métaux sont de bons conducteurs électriques.
B. NATURE DU COURANT ELECTRIQUE DANS LES METAUX
Dans un métal, le courant électrique est dû au déplacement d’électrons provenant des atomes métalliques.
Ces électrons sont appelés électrons libres.
Leur mouvement est désordonné en absence de tension électrique et ordonné en sa présence.
Mouvement désordonné des électrons
Mouvement ordonné des électrons
Les électrons sont chargés négativement. Ils sont attirés par la borne + du générateur.
Dans un circuit électrique, les électrons se déplacent de la borne négative vers la borne positive, c’est-à-dire
dans le sens inverse au sens conventionnel du courant électrique.
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