Leçon n° 2 : Les éléments chimiques dans l`Univers

Leçon n° 2 : Les éléments chimiques dans l’Univers
I- Les atomes
1) Structure d'un atome
Selon le modèle d'Ernest Rutherford datant de 1910, l'atome est constitué d'un noyau sphérique central, autour
duquel des électrons sont en mouvement.
2) Dimensions
 Ordre de grandeur de la dimension du noyau : 10-15 m.
 Ordre de grandeur de la dimension de l'atome : 10-10 m.
 L'ordre de grandeur du rapport des deux dimensions est : 10-10 / 10-15 = 100 000
L'atome est 105 fois plus grand que le noyau.
L'atome est essentiellement constitué de vide.
Tout comme le système solaire ou une galaxie, l'atome a une structure lacunaire.
3) Les constituants de l'atome
Le noyau est constitué de particules nommées
nucléons (qui vient du latin nucleus qui veut dire
noyau).
Il existe deux types de nucléons : les protons et
les neutrons.
Remarque :
La charge élémentaire e est la plus petite charge électrique que puisse porter une particule, sa valeur est de
1,6.10-19 C.
4) Représentation symbolique du noyau
 Le numéro atomique, noté Z est le nombre de protons contenus dans le noyau.
 Le nombre de nucléons est noté A.
 Le noyau de l'atome se représente symboliquement par : X
X est le symbole chimique de l'élément correspondant.
C'est, en règle générale, la première lettre du nom de l'élément correspondant écrite en majuscule.
Lorsque deux éléments ont un nom qui commence par la même lettre, on ajoute une deuxième lettre en
minuscule.
Ces symboles sont rassemblés dans la classification périodique des éléments.
5) Charge électrique d'un atome
L'atome (isolé) est électriquement neutre. Il contient autant d'électrons que de protons.
6) Masse d'un atome
La masse approchée d'un atome est égale à la somme des masses des particules qui le composent :
mX = Z . mp + (A-Z) . mn + Z . me
La masse de l'atome est concentrée dans son noyau. D'où la simplification : mX = A. mnucléon
PARTICULE
MASSE
CHARGE
électron
me = 9,109.10-31 kg
Négative : -e
proton
mp = 1,673.10-27 kg
Positive : +e
neutron
mn = 1,675.10-27 kg
Nulle : 0
A
Z

II- L’élément chimique
1) Les Isotopes
 Des atomes ayant même numéro atomique Z, mais des nombres de nucléons A différents, sont des isotopes :
 et   sont isotopes.
2) Les ions monoatomiques
 Un ion monoatomique est formé par un atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.
 Un ion négatif, appelé anion, a gagné des électrons.
 Un ion positif, appelé cation, a perdu des électrons.
 Les ions portent une charge électrique, que l'on indique en haut et à droite du symbole de l’élément
chimique :  , 
3) L'élément chimique
 On donne le nom d'élément chimique à l'ensemble des entités chimiques (atomes, isotopes, ions) ayant le
même numéro atomique Z.
 Au cours d’une transformation chimique, les éléments chimiques se conservent.
 L'élément X est caractérisé par son numéro atomique et son symbole : 
Exemple : élément carbone 6C ; élément oxygène 8O.
III- La classification périodique
Les 112 éléments chimiques sont rangés en lignes, par numéros atomiques croissants, de façon à ce que les
éléments chimiques d'une colonne possèdent le même nombre d'électrons sur leur couche externe. Une nouvelle ligne est
utilisée chaque fois que les atomes comportent une nouvelle couche électronique.
Elle possède 7 LIGNES ou PERIODES, et 18 COLONNES.
La classification est qualifiée de PÉRIODIQUE car les éléments ayant des
propriétés similaires sont situés à des intervalles réguliers.
Un élément chimique forme un ion monoatomique de même charge que le
premier élément de la famille.
Les éléments ayant des propriétés chimiques voisines, forment une FAMILLE. Les éléments
d'une même famille sont placés dans la MEME COLONNE.
Les PROPRIETES CHIMIQUES d'un élément sont déterminées par sa STRUCTURE ELECTRONIQUE EXTERNE.
Celle-ci détermine à la fois, les PROPRIETES CHIMIQUES et la PLACE dans la classification périodique.