Décrire la structure d’un atome

Merci !

Fiches
Classe(s) : 2de | Thème(s) : Les éléments chimiques présents dans l'Univers

Rappels de cours

1 Le modèle de l’atome

04430_fiche_08_doc_01

 L’atome est constitué d’un noyau central autour duquel gravitent des électrons constituant un nuage électronique. Le diamètre du noyau est de l’ordre de 1015m, alors que celui de l’atome est de l’ordre de  1010m : le noyau est donc environ 100000 fois plus petit.

 L’espace occupé par les particules est très faible devant le vide qui les sépare : l’atome a une structure lacunaire.

2 Le noyau

 Il est formé de nucléons : les protons et les neutrons qui ont des masses peu différentes : mprotonmneutron1,67×1027kg.

 Les neutrons sont électriquement neutres, mais les protons portent une charge électrique positive qproton appelée charge élémentaire et notée e : qproton=e=1,60×1019.

Le coulomb (C), est l’unité de charge électrique.

Symbole d’un noyau :

XZA

A = nombre total de nucléons (appelé nombre de masse).

Z = nombre de protons (appelé numéro atomique).

X est le symbole de l’élément chimique.

3 Caractéristiques des atomes

 Les électrons ont une masse mélectron=9,11×1031kg et portent une charge électrique élémentaire négative

qélectron=e=1,60×1019C.

 Un atome est électriquement neutre car il contient autant d’électrons dans son nuage électronique que de protons dans son noyau.

 La masse d’un atome est quasiment égale à celle de son noyau car la masse du nuage électronique est très inférieure à celle du noyau. matome=A×mnucléoncarmélectronmnucléon.

Méthode

Utiliser le symbole XZA et calculer la masse d’un atome

1. Détailler la composition d’un atome d’aluminium dont le noyau est symbolisé par 1327Al.

2. Calculer le rapport des masses d’un nucléon et d’un électron et conclure.

3. Calculer la masse d’un atome d’aluminium 1327Al.

Conseils

1. Dénombrez le nombre de protons, de neutrons et d’électrons.

2. Rédigez une phrase pour interpréter ce résultat.

3. Tenez compte du résultat précédent !

Solution

1. Al est le symbole de l’aluminium. Son noyau contient 27 nucléons, soit 13 protons et 2713=14 neutrons. L’atome est neutre, il possède donc aussi 13 électrons.

2. En reprenant les valeurs données page précédente :

mnucléonmélectron=1,67×10279,11×1031=1,84×103 .

Le proton et le neutron (les deux sont des nucléons) sont 1 840 fois plus lourds que l’électron. On peut donc négliger la masse des électrons devant celle des nucléons.

3. Pour un atome possédant Z protons, (AZ) neutrons et Z électrons :

matome=Z×mproton+(AZ)×mneutron+Z×mélectron.

On vient de montrer que la masse des électrons est négligeable devant celle des nucléons :

matome=Z×mproton+(AZ)×mneutron

Et mproton ≈ mneutron d’où matome=A×mnucléon.

La masse un atome d’aluminium de noyau 1327Al est :

matome=13×mproton+14×mneutron=27×mnucléon

matome=27×1,67×1027=4,51×1026 kg.