Théme Univers : CH 3 : STRUCTURE DE L`ATOME 1

Théme Univers : CH 3 : STRUCTURE DE L’ATOME
Notion contenu
Compétences
- Structure de l'atome.
- Notion d'isotope et d'élément.
- Travailler en équipe de 4 élèves.
- Organiser l'information.
- Savoir faire un calcul, pour illustrer un fait.
1. CONSTITUTION D'UN ATOME
Un atome est constitué d'un noyau autour duquel gravitent des électrons .
Le noyau est constitués lui-même de particules appelés nucléons. Ces nucléons sont soit des
protons soit des neutrons.
Protons, neutrons, électrons sont les particules constitutives d’un atome.
Propriétés des particules d'un atome :
Nucléons
Electrons
Protons
Neutrons
Electrons
Masse en kg
Mp = 1,67265 x10-27
Mn = 1,67495 x10-27
Me- = 9,1 x10-31
Charge électrique
En Coulomb
Q p = +e = +1,6 x 10-19
0
Q e- = - e = - 1,6 x 10-19
Remarques sur les masses :
Quelle remarque peut-on faire entre la masse d’un proton et celle d’un neutron ? (si on arrondit à 2
chiffres après la virgule)
Elles sont identiques.
Quelle est l’ordre de grandeur de ces masses ? 10-27 kg
Si on compare à la masse d’un électron que peut-on dire ? (Faire un calcul qui illustre cette remarque)
(Combien de fois ?)
200010.2
10.2
10
10.2 3
3027
30
27
Un nucléon est 2000 fois plus lourd qu’un électron.
Où est concentrée la masse d’un atome ? Elle est concentrée dans son noyau.
Remarques sur les charges électriques portées par ces particules :
Que peut-on dire sur la charge électrique d’un électron et celle d’un proton ?
Ils ont des charges électrique de même valeur mais de signe contraire, elles sont opposées.
Sachant qu’un atome est électriquement neutre, que peut-on en conclure sur le nombre de protons et
d’électrons contenus dans un seul atome ?
Un atome est électriquement neutre. Ils possèdent autant de protons dans son noyau que
d'électrons gravitant autour.
2. DIMENSIONS
Un atome peut être assimilé à une sphère de rayon 10-10 m. Le noyau de l'atome peut être assimilé à une
sphère de rayon 10-15 m.
Calculez le rapport entre les deux rayons :
10000010
10
10 5
15
10
L’atome est 100 000 plus grand que son noyau.

On va comparer les dimensions de l’atome avec notre échelle :
Soit une orange de rayon 2,5 cm, si cette orange représente le noyau de l’atome à quelle distance (en km)
graviteront les électrons ?
Si le noyau avait un rayon de 2,5 cm (orange), les électrons graviteraient à :
2,5 x 100 000 = 250 000 cm soit à 2500 m = 2,5 km.
Conclusion :
Un atome contient-il beaucoup de matière ?
Un atome a une structure lacunaire.
3. NOMBRE DE MASSE, NUMERO ATOMIQUE.
Le nombre de masse, noté A est le nombre de nucléons de l'atome, puisque la masse d’un atome
est concentrée dans son noyau .
Le numéro atomique, noté Z ou nombre de charge, est le nombre de protons dans le noyau.
Avec ces deux nombres, on en déduit le nombre des neutrons et des électrons de l'atome, en effet le
nombre de neutrons est N= A – Z, et le nombre d'électrons est égal au nombre de proton.
Pour donner la composition d'un atome en ses particules élémentaires (protons, neutrons, électrons), on
symbolise l'atome comme ceci:
A Z X, X étant le symbole chimique de l'atome.
Exemple : 27 13 Cl est l'atome de chlore, il possède 27 nucléons dont 13 protons, et donc 27-13 = 14
neutrons et 13 électrons.
23 11 Na est l'atome de sodium, il possède 23 nucléons dont 11 protons, et donc 23-11=12 neutrons et 11
électrons.
4. NOTION D'ELEMENT
L'atome de cuivre Cu, l'ion cuivre Cu2+, l'atome de cuivre dans l'oxyde de cuivre CuO possède le même
nombre de protons 29 . Ce nombre de protons caractérise l'élément cuivre. L'élément cuivre a pour
symbole Cu.
Un élément chimique est défini par son numéro atomique c'est à dire par le nombre de protons qu'il
contient.
5. NOTION D'ISOTOPE
Des atomes qui ont le même numéro atomique (c'est à dire le même nombre de protons, même Z),
mais des nombres de masses différents (c'est à dire des nombres de nucléons A différents), sont des
isotopes de l'élément de numéro Z.
Par ex : le chlore 27 13 Cl et le chlore 29 13 Cl sont des isotopes du chlore.
De même : 63 29 Cu et 65 29 Cu, 238 92 U et 235 92 U et 234 92 U, 12 6C et 14 6C
On dit encore que le 12 6C est l'isotope 12 du carbone.