i. l`atome : généralités

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I. L’ATOME:GÉNÉRALITÉS
I.1 Définition
UnélémentchimiqueestdéfiniparunnombredeprotonsZ(Z=NuméroAtomique,ilvarie
de1(H)à92(U)danslesélémentsnaturels).
A:nombredemasse=nombredenucléons
Z:numéroatomique=nombredeprotons
N:nombredeneutrons
Z+N=A
Lenombredeneutronspeutvarierpourunmêmeélémentchimique,onparlealors
d’isotopes.
Isotopesdel’uranium
atomeprotonsZneutronsNélectronsabondance
234U92142920,0056%
235U92143920,718%
238U921469299,276%
Lamassemolaireestunemoyennepondéréedelamassedesdifférentsisotopes.
I.2 Masseetvolume
Lamassed’unatomeestcontrôléeparlacompositiondesonnoyau.Eneffetlamassedes
protonsetdesneutronsestenvironmillefoissupérieureàlamassedel’électron.
 MasseenKgMasseenu
Neutron1,674953410‐27kg1,0086u
Proton1,6726410‐27kg1,0072u
Electron9,10953410‐31kg0,00055u
Massed'unnoyaucarbone12:m=12u=12×1,67.10‐27kg
Lamassen’aquepeud’importancedanslessystèmesmagmatiques,soninfluenceest
négligeablesurlepartagedesélémentsentreunmagmaetunsolidecristallin.Elleaurapar
contreuneimportanceconsidérablepourlesétudesisotopiquesportantsurleséléments
légers(O,H,C,…;Cfcoursdegéochimieisotopique)
Levolumed’unatomeestcependantcontrôléparlatailledesonnuageélectronique.Ci‐
jointl’exempledel’Hélium:
X
A
z

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Atomed’Hélium~10010‐12m
Noyaud’Hélium:~110‐15m
I.3 Structureélectronique
Lesorbitalesentourantunnoyausontcaractériséesparunniveaud’énergieetunesymétrie.

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Lalettrecaractériselasymétriedel’orbitaleetlechiffresonniveaud’énergie.Selonle
modèledeBohr,lesniveauxénergétiquesdesorbitalesétaientreprésentésparunelettre(K,
L,M,…).
AinsileFer(Z=26)alastructureélectroniquesuivanteàl’étatfondamental:
Fe:1s22s22p63s23p63d64s2
Etsesprincipauxions:
Fe2+:1s22s22p63s23p63d54s1
Fe3+:1s22s22p63s23p63d5
Lesélémentsd’unemêmecolonneontdespropriétéschimiquessimilairescarilssont
caractérisésparlamêmeconfigurationélectroniqueexterne:
Ex:lesalcalins:Na:[Ne]3s1Ri:102pm
K:[Ar]4s1Ri:151pm
Rb:[Kr]5s1Ri:161pm
Cestroisélémentssontabondantsdanslesfeldspaths,foïdes,lacroûtecontinentale…
Parcontre,leurrayonioniquediffèrecarlenombredecouchesélectroniquesestdifférent.
Lesélémentsd’unemêmeligne(mêmenombredecouchesélectroniques)ontsouventdes
propriétéschimiquessimilairescarilspeuventêtrecaractérisésparunemêmeconfiguration
électroniqueexterneetdesrayonsioniquessemblables.
Ex:lestransitionsdu1erordre: Fe:1s22s22p63s23p63d64s2Ri:55pm
Mn:1s22s22p63s23p63d54s2Ri:67pm
Co:1s22s22p63s23p63d74s2Ri:65pm
Cesélémentssontabondantsdanslessilicatesferromagnésiensetlesoxydes.
Engéochimie,l’atomeestassimiléàunesphèreforméeparunnoyauentourédecouches
successivesd’électrons(modèledeBohr).Cettevisionsimplisteesttoutefoisappropriée
pourlepartagedelaplupartdesélémentsentrelemagmaetlessitescristallographiques
desminérauxcristallisantdanslemagma.
II. COMPOSITIONETFORMATIONDUSYSTÈMESOLAIREETDESES
CONSTITUANTS
II.1 Anatomierésumée
Lesystèmesolaireetconstituédesonétoile(soleil),desplanètes,desplanètesnainesetdes
petitscorps.

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Lesplanètessontdéfiniescommedescorpsenorbiteautourdusoleil,ayantunemasse
suffisammentimportantepourquelagravitésupplantelesdéformationsengendréesparles
maréesetlatectonique(forme+/‐sphériqueàl’équilibre)etayantleurvoisinagedégagé.
Lesplanètesnaines(PlutonetEris)sontenorbiteautourdusoleiletnesontpaslesatellite
d’uneplanète.Ellesontunemassesuffisammentimportantepourquelagravitésupplante
lesdéformationsengendréesparlesmaréesetlatectonique(forme+/‐ sphériqueà
l’équilibre).Leurvoisinagen’estpascomplètementdégagé.
Lespetitscorpssonttouslesobjetsdusystèmesolairenerépondantpasauxdéfinitionsci‐
dessusetneformantpasnonplusunsatelliteplanétaire(astéroïdes,poussières,nuages
gazeux,…).
Nom
Masse
comparéeàla
Terre
Diamètreà
l’équateur
(km)
Densité
moyenne
(g/cm3)
Distance
auSoleil
(106km)
Soleil1,9891×1030kg 1392000 1400 0
Mercure 0,056 4860 5,6 58
Vénus 0,82 12140 5,2 108
Terre 1(5,971024kg) 12760 5,5 150
Mars 0,11 6800 3,9 228
Jupiter 318 143200 1,3 778
Saturne 95 12000 0,7 1400
Uranus 15 52000 1,2 2870
Neptune 17 50000 1,7 4500

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Conclusionimportante:lesoleildétient99.86%delamassedusystèmesolaire;ildomine
donclacompositiondusystèmesolaire.
II.2 Compositiondusystèmesolaire
Lacompositiondusystèmesolaireestdéterminéeparl’analysespectroscopiquedela
photosphèredusoleil.Eneffet,lerayonnementélectromagnétiquedusoleil(hors
atmosphèreterrestre)peutêtreassimiléàcelled’uncorpsnoirà5700‐5900°K.Dansle
spectresolaire,onremarquedesbandesd’absorptioncaractéristiquesd’unélément
chimiqueoud’unemolécule.Ceslongueursd’ondesontabsorbéesparlesélémentspour
provoquerdestransitionsélectroniquesd’uneorbitaleexterneversuneorbitaleinterne.