Atome

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  • Publié le : 4 décembre 2012
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On appelle mole d’une substance, une quantité de cette substance contenant un nombre de particules p égal au nombres d’atomes contenus dans 12 g de carbone 12. Le nombre de particules par mole s’appelle : p p pp constante d’Avogadro : Na = 6,02214 1023 mol-1 g

Les constituants élémentaires de l’atome (1)
L’électron: très léger (1836 fois plus léger que l’hydrogène, le plus léger des atomes)et chargé négativement … - expérience d rayons cathodiques (P i Th éi des th di (Perrin, Thomson …) ) - expérience de Millikan (1908)

m = 9 1093897 10−31 kg 9,1093897

e = 1 60217733 10−19 C 1,

… mais où est donc la masse de l’atome ? et quelle est la contrepartie positive de la charge du(des) électron(s) ?

Les constituants élémentaires de l’atome (2)
Le noyau constitué de nucléonsProton
m = 1 672623 10 1,
−27

Neutron
m = 1 6747 10−27 kg = 1 00866 u 1, 1, charge nulle

kg k

= 1, 00727647 u g , charge : + e = 1, 60217733 10−19 C

Structure lacunaire de la matière
particule α : q = + 2e ; m = 4 x mH

proton, neutron ≡ nucléon

99,97 % de la masse de la matière …

L’atome
L atome L’atome donc est constitué d électrons et d un noyau, comprenant des neutronset d’électrons d’un noyau des protons. On O appelle numéro atomique Z ou nombre de charge, l nombre d protons que ll é t i Z, b d h le b de t contient le noyau. Dans un atome neutre, Z représente aussi le nombre d’électrons.

Ce nombre Z est très important, il caractérise un élément chimique.
On appelle A le nombre total de masse, càd le nombre total de nucléons. On en déduit que le nombre deneutrons vaut donc A – Z.

Notation (d’un nucléide)

A Z

X

Atomes, ions: éléments
Certains atomes peuvent perdre un ou plusieurs électrons, devenant des ions : Na+ , Mg2+ , S2- , Cl- , Al3+ Un élément est l’ensemble des atomes et des ions ayant le même numéro atomique Z. Des atomes et des ions appartiennent donc au même élément s’ils ont même Z, même s’ils ont des nombres de masse Adifférents.

X Z
On connaît tous les éléments pour lesquels Z ≤ 103. Les 92 premiers sont naturels (sauf pour Z = 43 et 61), les suivants sont les transuraniens, préparés artificiellement et sont de moins en moins stables à mesure que Z augmente augmente. Les corps simples (atomes ou molécules) sont constitués d’un seul élément : Ne, Ar, O2, O3, Fe …) tandis que les corps composés sont constituéspar l’association de F ) t di l é t tit é l’ i ti d plusieurs éléments (CH4, NH3, C2H2 …).

Nucléides, isotopes
Au sein d’un élément, un nucléide est un type d atome dont le noyau correspond à d un élément d’atome une valeur déterminée des nombres Z et A – Z. Toutes les combinaisons possibles de nucléons ne définissent pas des noyaux stables. Il existe environ 300 nucléides naturels dansl’univers et un millier d’ t ont été f b i é artificiellement. t l d l’ i t illi d’autres t fabriqués tifi i ll t Des isotopes sont des nucléides ayant même Z mais des valeurs de A – Z différentes. Pour un même élément chimique, plusieurs isotopes sont possibles. Le record est atteint avec l’étain (Sn) pour lequel il existe dix isotopes naturels stables. Par exemple, l’élément carbone a trois isotopes,le carbone 12, 13 et 14. A
14 6

C

13 6

C

12 6

C

Z Le carbone 14, utilisé dans la datation des résidus végétaux, est un isotope très minoritaire du carbone produit dans la haute atmosphère par collision entre de l azote l’azote 14 et un neutron. neutron
14 7

N+n →

14 6

C+ p

… on remarque qu’il y a conservation des nombres de masse et des charges.

Isotopes (suite)Autres exemples : l’hydrogène contient 99,985 % en masse d’hydrogène 1, 0,015 % de deutérium (hydrogène 2) et 1 10-7 % de tritium (hydrogène 3) ; Parfois il peut y avoir plusieurs isotopes en quantités importantes, par exemple le chlore est constitué de deux isotopes, le chlore 35 et le chlore 37, présents respectivement à environ 75 % et 25 % %.

Certains isotopes naturels sont stables,...
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