Seconde Constitution et transformations de la matière
Cours 04 : Le modèle de l’atome
La matière est constituée d’atomes, eux même composés d’électrons tournant autour d’un
noyau.
Les atomes se combinent entre eux pour former des molécules plus ou moins complexes.
En perdant ou gagnant des électrons, les atomes se transforment en ions, particules
électriquement chargées.
La matière est électriquement neutre au niveau macroscopique.
La charge électrique est une grandeur physique, notée q, qui s’exprime en coulomb (C).
Il existe deux types de charges électriques : les charges positives et les charges négatives.
La matière contient globalement autant de charges électriques positives que de charges
électriques négatives.
La charge élémentaire est égale à la valeur absolue de la charge portée par un électron.
Charge élémentaire e = 1,602´10-19 C
Constitution d’un atome
Un atome est une entité électriquement neutre
constituée d’un noyau chargé positivement et d’un
nuage électronique chargé négativement.
Le noyau contient deux types de particules :
- Les protons, chargés positivement
- Les neutrons, électriquement neutres.
Ces particules sont dans le noyau, on les appelle les nucléons.
Tableau des particules élémentaires :
Atome
Particule
Masse (kg)
Charge (C)
Proton p
1,673×10-27
1,602×10-19
Neutron n
1,675×10-27
0
Électron e-
9,109×10-31
- 1,602×10-19
Les protons portent une charge électrique positive (+e)
Les neutrons ne portent pas de charge électrique.
Les électrons portent une charge électrique négative (-e).
Pour que l’atome soit électriquement neutre, il faut que le nuage électronique contienne autant
d’électrons qu’il y a de protons dans le noyau.
Écriture conventionnelle du noyau de l’atome
Les chimistes utilisent une notation universelle pour représenter le noyau de l’atome :
X : symbole de l’élément chimique
A : nombre de masse
Z : numéro atomique
N : nombre de neutrons
A indique le nombre de nucléons
Z indique le nombre de protons
A = Z + N
Donc N = A – Z
Chaque élément chimique est donc défini par son numéro atomique, son nom et son symbole.
………
………
Noyau
…………
𝑋
!
"
Noyau
Nuage
électronique
Protons
Neutrons
Nucléon
s
Composition d’un atome
Un atome contient Z protons, N neutrons (soit A nucléons) et des électrons.
La charge électrique portée par un proton est égale à +e (positive), tandis que la charge électrique
portée par un électron est –e (négative). Les deux charges sont égales en valeur mais de signe
opposé.
L’atome contient donc autant de protons que d’électrons.
L’atome contient donc Z électrons.
Application : Déterminer la composition des atomes :
Symbole
Nombre de protons
Nombre de
neutrons
Nombre de
nucléons
Nombre
d’électrons
Dimension et masse d’un atome
Le diamètre du noyau d’un atome est de l’ordre de
10!"##𝑚
Celui du diamètre de l’atome est de l’ordre de
10!"$#𝑚
Le rapport entre le diamètre de l’atome et celui du noyau est de
10#
Le diamètre de l’atome est donc 100 000 fois plus grand que le diamètre du
noyau.
L’atome est donc essentiellement composé de vide.
Les protons et les neutrons ont quasiment la même masse.
La masse d’un électron est très faible devant celle des nucléons (environ 2000 fois plus petite).
La masse de l’atome est concentrée dans son noyau.
La masse des électrons est négligeable par rapport à celle des nucléons.
La masse d’un atome est égale à la masse des nucléons (les protons et les neutrons).
𝑚%&'() ≈ # 𝑚*'+%, =𝑛𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒#𝑑𝑒#𝑛𝑢𝑐𝑙é𝑜𝑛𝑠# × 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑒#𝑑-𝑢𝑛#𝑛𝑢𝑐𝑙é𝑜𝑛
= A ×
𝑚*,./é'*
Application : calculer la masse de l’atome d’uranium 235
C
12
6
O
16
8
U
235
92
1
/
2
100%