PHYSIQUE-CHIMIE 1ère S - Physique Chimie Christophe Baptiste

Chap. 8 : Les interactions fondamentales , Rappels préliminaires
PHYSIQUE-CHIMIE 1ère S
I. L’atome
1. Constitution
Un atome comporte un noyau central autour duquel se déplacent un ou
plusieurs électrons constituant le cortège électronique . Le noyau est formé de
deux types de particules , les protons et les neutrons : ce sont les nucléons
2. Symbole du noyau
On symbolise un noyau par l’écriture
A
ZX
A = nombre de nucléons du noyau.
A est aussi appelé « nombre de masse » car il donne une indication sur la masse du noyau
Z = nombre de protons du noyau ou « Numéro atomique »
Z est aussi appelé « nombre de charges » car il donne une indication sur la charge électrique du noyau.
Remarque : le nombre de neutrons N d’un noyau s’obtient en faisant N = A - Z
3. Charges électriques
charge électrique d’un proton qp = e , d’un neutron qn = 0 , d’un électron qe = - e
e = charge électrique élémentaire . La valeur de e est égale à e = 1,6.10-19 C ( Coulomb)
Une charge électrique est notée par la lettre q (quantity of electricity)
Un atome est électriquement neutre : il comporte autant d'électrons que de protons dans son noyau
Le noyau est chargé positivement . Sa charge électrique est: qnoyau = Z  e
Le cortège électronique est chargé négativement. Sa charge électrique est : qélectrons = Z (- e )
II. Les ions
Un ion monoatomique est un atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons sans que son noyau soit modifié . On
distingue les cations , ions chargés positivement et les anions , ions chargés négativement
Un cation est un atome qui a perdu un plusieurs électrons. exemples : Na+ ; Ca2+ ; Al3+
ex : Ca2+ est un atome de calcium qui a perdu 2 électrons
Un anion est un atome qui a gagné un ou plusieurs électrons. exemples : Cl- ; S2- ; N3-
ex : Cl- est un atome de chlore qui a gagné 1 électron
Au contraire de l’atome , un ion a donc une charge électrique non nulle puisqu’il possède un déséquilibre de son nombre de
protons et de son nombre d’électrons.
On peut calculer aisément la charge électrique d’un ion à partir de sa formule chimique .
Par exemple q(Ca2+) = 2e = 2x1,6.10-19 C = 3,2.10-19 C ou q(Cl-) = -1.e = -1,6.10-19 C

Chap. 8 : Les interactions fondamentales
PHYSIQUE-CHIMIE 1ère S
I. La matière à différentes échelles
Ordres de grandeur à connaître :
Noyau d'atome : 10-15 m
Atome : 0,1 nm soit 10-10 m
Rayon de la Terre : 6 400 km soit 107 m
La Galaxie : un milliard de milliards de km : 1021 m
II. Les particules élémentaires
 Les particules élémentaires sont les protons , les
neutrons et les électrons . Ce sont les "briques de base" de
tout l'Univers
 Les ordres de grandeur de leur masse sont :
10-27 kg pour un nucléon (proton ou neutron)
10-31 kg pour un électron
( En ordre de grandeur un électron a donc une masse 10 000
fois plus petite que celle d'un nucléon )
IV. Charge des édifices de l'Univers
A l'échelle humaine ou astronomique les objets sont
électriquement neutres . Mais on peut électriser un objet par
influence ou par contact (voir activité 1 p 166 )
Particules élémentaires :
le proton porte la charge + e , l'électron - e
e est la charge électrique élémentaire : c'est la plus petite
quantité d'électricité qui puisse exister
Tout objet chargé porte une charge électrique qui est forcément
un multiple de la charge électrique élémentaire
e = 1,6.10-19 C
(il n'existe pas de fractions d'électrons ou de protons ; un objet
chargé a forcément un déficit ou un excès d'un nombre entier
d'électrons )
III. Les interactions fondamentales
 L'interaction gravitationnelle entre deux corps de masse
mA et mB est toujours attractive et de portée infinie. La
valeur des forces est :
G = constante de gravitation universelle G =6,67.10-11 (SI)
Interaction gravitationnelle entre deux corps
 L'interaction électromagnétique est de portée infinie.
L'interaction électrique entre deux corps de charge qA et qB est :
- attractive si les corps portent des charges de signe contraire
- répulsive si les corps portent des charges de même signe.
La valeur des forces est donnée par la loi de Coulomb :
k = 9,0.109 (SI)
Interaction électromagnétique entre deux corps A et B
 L'interaction forte est attractive , très intense et a une
portée très faible , de l'ordre du diamètre du noyau d'un
atome (10-15 m) . Elle agit principalement entre les nucléons
d'un même noyau
 L'interaction faible a une valeur faible et a une portée très
faible de l'ordre du diamètre d'un nucléon (10-18 m) . Elle
est responsable de la radioactivité 
V. Domaines de prédominance des interactions
 A l'échelle astronomique c'est l'interaction gravitationnelle qui prédomine
En effet , chaque astre est électriquement neutre et de masse importante . C'est donc l'interaction gravitationnelle qui prédomine
d'autant plus qu'elle est de portée infinie. Cette interaction assure la cohésion des systèmes planétaires , des galaxies ...
 A l'échelle humaine et à l'échelle atomique , c'est l'interaction électromagnétique qui prédomine.
En effet , les objets qui nous entourent ont des masses trop faibles pour que ce soit l'interaction gravitationnelle qui l'emporte . De plus
les interactions fortes et faibles sont de portée trop faibles pour intervenir . C'est donc l'interaction électromagnétique qui est
responsable de la cohésion d'un atome (forces attractives entre un noyau et ses électrons) , d'une molécule , d'une cellule , d'un objet
quelconque (cohésion entre atomes , ions , molécules) Voir chapitre 12 du livre..
 A l'échelle du noyau , c'est surtout l'interaction forte qui prédomine.
En effet , l'interaction forte est très intense . C'est donc elle qui assure la cohésion du noyau (forces attractives entre les nucléons )

Fiche Mémoire N° 8 Interactions fondamentales Lecture : p 164 ,165 ; 169 à 173
Connaître les ordres de grandeur des dimensions des différentes structures des édifices organisés.
Connaître l’ordre de grandeur des valeurs des masses d’un nucléon et de l’électron.
Voir Cours
Savoir que toute charge électrique peut s’exprimer en fonction de la charge élémentaire e.
Utiliser la représentation symbolique
A
ZX
.
Ex 5 , 6 ,7 ,14 , 21 p
175 ..
Associer, à chaque édifice organisé, la ou les interactions fondamentales prédominantes.
Savoir représenter et calculer la valeur d'une force gravitationnelle ou d'une force électrique
Act 2et 3 p 167/168
ex 9 ,10,11,18 , 20,27