Connaître les constituants de la matière

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Fiches
Classe(s) : 1re S | Thème(s) : Cohésion et transformations de la matière


Rappels de cours

1 La matière à différentes échelles

Dans l’Univers, la matière se présente sous des formes et des dimensions différentes.

Noyau 10–15 m

Atome 10–10 m

Homme 100 m

Terre 107 m

Galaxie

1021 m

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2 Les particules élémentaires

À noter Les nucléons (protons et neutrons) ne sont pas strictement des particules élémentaires. Ils sont eux-mêmes constitués de particules encore plus petites : les quarks.

► Toute la matière connue de l’Univers est constituée d’atomes (qui peuvent être sous forme de molécules ou d’ions).

► Ces entités sont elles-mêmes formées de particules plus petites dites élémentaires : l’électron, le proton et le neutron.

À noter La charge électrique e est appelée charge élémentaire. C’est la charge électrique d’un proton. C’est aussi l’opposé de la charge électrique d’un électron.

► Les caractéristiques des trois particules dites élémentaires sont :

Particule

Localisation

Charge

Masse

Électron

Autour du noyau

e=1,6×1019C

9,1×1031kg

Proton

Dans le noyau

+e=1,6×1019C

1,673×1027kg

Neutron

Dans le noyau

0

1,675×1027kg

3 L’atome et son noyau

► Le terme atome vient du grec atomos, qui signifie indivisible. Un atome est constitué d’un noyau, qui contient les nucléons (neutrons + protons), autour duquel gravitent des électrons.

► Le noyau d’un élément X de symbole XZA est constitué de Z protons et de (AZ) neutrons. Z est appelé numéro atomique (ou nombre de charge). A, le nombre de masse, donne le nombre total de nucléons.

► Dans un atome de noyau XZA, le cortège électronique comprend Z électrons car un atome est toujours électriquement neutre.

► Des noyaux isotopes ont le même numéro atomique Z, mais des nombres de nucléons A différents. Ainsi, les isotopes ont le même nombre de protons, mais des nombres de neutrons différents.

exemple C612, C613 et C614 sont des noyaux isotopes du carbone C.

Méthode

Déterminer la composition d’un noyau atomique

Un noyau atomique, de masse m=1,052×1025kg, porte une charge électrique Q=4,64×1018C.

1. Quelle est l’expression littérale de la masse du noyau en fonction du nombre de masse A et de la masse d’un nucléon ? Calculer A sachant que mnucléon=1,67×1027kg.

2. Donner l’expression de la charge électrique Q en fonction du numéro atomique Z et de la charge élémentaire e. En déduire la valeur de Z.

3. Quelle serait la charge électrique portée par un noyau isotope ?

Solution

1. On a : m=A×mnucluéon.

Donc A=mmnucluéon=1,052×10251,67×1027=63.

2. On a : Q=Z×e. Donc Z=Qe=4,64×10181,6×1019=29.

3. Elle vaudrait toujours Q=4,64×1018C puisque Z a la même valeur pour des noyaux isotopes et les neutrons, qui distinguent les isotopes, sont neutres.