De l`atome aux galaxies

De l’atome aux
galaxies, cohésion
de la matière
Structure de l’atome Atome
Nuage
électronique
Noyau
neutrons
protons
électrons
Proton
Neutron
Dnoyau = 10-15 m = 1 fm
Dnuage = 10-10 m = 0,1 nm
Comme une tête d’épingle (d ~ 1 mm) placée au
centre d’un terrain de football (~100 000 mm soit
100 m)
nucléons
Comparons la taille de l’atome à celle du noyau:

Les particules
élémentaires
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de la matière
Charge électrique Masse
Proton qp= + e = 1,6 × 10-19 C 1,673 × 10-27 kg
Neutron qn= 0 1,675 × 10-27 kg
Électron qe= - e = -1,6 × 10-19 C 9,1 × 10-30 kg
Protons et neutrons sont des nucléons.
Protons et électrons ont des charges opposées
Dans le nuage électronique, les électrons se
répartissent dans des couches ou niveaux d’énergie
de nombre quantique n appelées couches K, L,
M…, une couche de nombre quantique n peut
accueillir au maximum 2n2électrons (saturée).
Comparons la masse d’un électron à celle d’un
nucléon:
Proton et neutron ont pratiquement la même masse.
L’électron est environ1800 moins
massif qu’un nucléon. Toute la masse
de l’atome est dans le noyau, extrêmement dense.
Une cuillerée à
café de noyaux
pèserait
comme 10 000
pétroliers…
C’est le cas
dans les étoiles
à neutrons où
les noyaux se
touchent.

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Représentation d’un
atome
Le nombre de protons du noyau est
appelé numéro atomique, symbole Z.
Le nombre total de nucléons du noyau
(protons + neutrons) est appelé nombre de
masse, symbole A.
Le nombre de neutrons n du noyau
s’obtient par différence : n = A – Z.
Un atome est électriquement neutre et possède le
même nombre d’électrons que de protons (Z).
Symbole d’un atome:
Atome
protons
1 6 17 26 92
neutrons
0 6 18 30 133
électrons
1 6 17 26 92
Exemples:
A est aussi la
masse molaire de
l’atome exprimée
en g.mol-1.

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Isotopes
Des atomes sont dits isotopes s’ils ont le
même nombre de protons mais pas le même
nombre de neutrons.
On peut parler aussi de noyaux isotopes.
Des atomes isotopes ont donc:
-le même nombre d’électrons,
- la même formule électronique,
- les mêmes propriétés chimiques,
- ils sont dans la même case de la classification
périodique des éléments (même Z, même symbole),
- ils ne sont différents que pour certaines propriétés
physiques qui dépendent de la masse.
-ils n’ont pas le même nombre de neutrons,
-ils n’ont pas la même masse (A différents),

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Exemples d’isotopes d’un même élément
chimique:
Certains atomes ou noyaux sont instables.
Ils ont trop (ou pas assez) de neutrons par
rapport aux protons.
Ils se désintègrent spontanément mais
progressivement.
On dit qu’ils sont radioactifs.
C’est le cas du carbone 14 ou de l’uranium 235.