Structure des atomes

ch 04
L’atome
1. Constitution des atomes
 A l’état fondamental tout atome est électriquement neutre.
 Un atome est composé d’un noyau chargé positivement
et d’électrons qui tournent autour du noyau
(charge e- = -1,6  10-19 C et me = 9,1  10-31 kg)
 Le noyau est composé de protons
(de charge e+ = 1,6  10-19 C)
et de neutrons. (charge nulle.)
mp  mn  1,67  10-27 kg
L’ordre de grandeur du rayon des atomes est de 10-10m = 0,1 nm
L’ordre de grandeur du rayon du noyau des atomes est de
10-15m = 1 fm
2. Les ions monoatomiques
Quand un atome perd un ou plusieurs électrons, il devient un
ion positif, un cation.
Quand un atome gagne un ou plusieurs électrons, il devient un
ion négatif, un anion.
Exemples de cations : l’ion sodium Na+ ; l’ion potassium K+ ;
l’ion hydrogène H+ ; l’ion cuivre II Cu2+ ; l’ion fer II Fe2+ ;
l’ion fer III Fe3+ ; l’ion aluminium Al3+
Exemples d’anions : l’ion chlorure Cl- ; l’ion iodure I- ;
l’ion bromure Br- ; l’ion fluorure F- ; l’ion sulfure S2- ;
l’ion oxyde O2- ; l’ion nitrure N31
3. Les éléments chimiques
On appelle numéro atomique, ou nombre de charge (noté Z) le
nombre de protons présents dans le noyau. C’est ce nombre qui
caractérise chaque élément chimique. Exemples : Z = 29 pour le
cuivre ;
Les atomes de cuivre présents dans les fils électriques et les ions
cuivre II présents dans le sulfate de cuivre appartiennent au même
élément chimique, le cuivre, ils ont 29 protons dans leurs noyaux.
Il y a un peu plus d’une centaine d’éléments chimiques,
l’hydrogène a un seul proton dans son noyau, et l’uranium en a 92
Pour un noyau le nombre de nucléons ou nombre de masse, est
noté A (c’est le nombre de neutrons N + le nombre de protons Z)
Il y a environ 300 sortes d’atomes différents.
11
232
Exemples : 5 B ou 92 U ou plus simplement : 11B ou 232U
Déterminer la masse de ces atomes :
Pour 11B; 1,67  10-27  11 = 1,84 10-26 kg
Pour 232U; 1,67  10-27  232 = 3,87 10-25 kg
Dans l’exemple du cuivre, tous les atomes non ionisés qui ont
29 protons dans le noyau ont aussi 29 électrons. Comme ce
sont les électrons qui sont responsables des propriétés
chimiques, tous les atomes de cuivre ont les mêmes propriétés
chimiques, même s’ils appartiennent à différents nucléides.
Dans la nature, 69,2 % des atomes de cuivre appartiennent au
63
65
nucléide 29 Cu et 30,8 % au nucléide 29 Cu
Définition : On appelle isotopes tous les atomes qui ont le
même numéro atomique Z, mais des nombres de nucléons
différents.
2
Exemples :
63
65
Cu et Cu sont isotopes
35
Cl et
233
37
234
Cl sont isotopes.
235
238
[29 protons et 34 ou 36 neutrons]
[17 protons et 18 ou 20 neutrons]
239
U, U, U, U et U sont isotopes [92 protons et 141 ou
142 ou 143 ou 146 ou 147 neutrons]
233
Dans la nature
U
234
U
235
U
238
U
239
U
0,0055 % 0,720 % 99,274 %
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