Atomistique

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  • Publié le : 1 janvier 2011
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- ATOMISTIQUE C’est l’étude de la structure des atomes, des molécules et de leurs interactions au sein des états condensés de la matière.

- NOYAU DE L’ATOME Le noyau de l’atome est constitué de particules appelées nucléons. Le nombre de masse (noté A) représente le nombre de nucléons. Il existe deux sortes de nucléons : les protons (chargés positivement) et les neutrons (neutres). On appellenuméro atomique (noté Z) : le nombre de protons/charge. Un élément chimique est caractérisé par la valeur de son numéro atomique. Z définit la nature chimique de l’élément et va expliquer ses propriétés chimiques. Aussi, on retiendra que pour déterminer le nombre de neutrons, il suffit de faire : A-Z.

Remarques :  Il y a exactement le même nombre d'électrons et de protons dans un atome, dans lecas d’un atome électriquement neutre.  Les isotopes ont un nombre de masse différent mais le numéro atomique reste le même. Ainsi un élément est caractérisé par son numéro atomique Z.  Les isobares ont le même nombre de masse mais le numéro atomique change.  La stabilité du noyau est due à une répartition harmonieuse du nombre de neutrons et de protons.  Les protons et neutrons sontconstitués d’entités encore plus petites : les quarks.

- MASSE DES ATOMES Il existe deux échelles de masse pour les atomes : ▪ La masse molaire : 1 mole = 6,02.1023 entités Une mole est en fait un ensemble de 6,02.10 entités… On appelle la valeur 6,02.1023 : le Nombre d’Avogadro (NA). La masse molaire est tout simplement la masse de cette mole.
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▪ La masse atomique : Par convention, l’unité demasse atomique (uma) = 1/12. masse d’un atome de
12

C

1 10 3 (g)  ( Kg ) Na Na

On exprime une masse atomique en unité de masse atomique (uma) qui est définie par le douzième de la masse d’un atome de carbone 12… 1u = 1,6605.1027 Kg Ainsi, la masse d’une mole de
12

C = 12 g

▪ Perte de masse : Dans toute réaction nucléaire, la masse des noyaux après réactions est inférieure à lamasse avant réaction ! Cette perte de masse est à l’origine de la libération d’énergie. mf < mi ▪ Défaut de masse du noyau : m. C’est la différence entre la masse des nucléons séparés, au repos et la masse du noyau au repos.

m  Z .m p  ( A  Z ).mn  m X
▪ Energie de liaison El : Lors de la formation d’un noyau, à partir des particules qui le composent, il y a libération d’énergie égale à :El  m.c ²
On appelle énergie de liaison d’un noyau, l’énergie qu’il faut fournir à un noyau au repos pour le dissocier en nucléons. Stabilité des noyaux : Pour comparer la stabilité des différents noyaux, il faut comparer les énergies de liaison par nucléon. Un noyau est d’autant plus stable que son énergie de liaison par nucléon : El /A est grande.

BASSAN Romain – IUT département HSE 1èreannée – Cours d’atomistique.

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- ATOME ET ELECTRONS, QUANTIFICATION DE L’ÉNERGIE Dans son état « normal », l’atome est à son niveau le plus bas d’énergie (E1) : état fondamental. Il peut cependant

atteindre un état d’énergie E2 > E1 par absorption d’un photon d’énergie E  h. . L’atome est alors dans un état excité (un atome excité est noté : X*). Ce passage d’un état d’énergie à unautre est appelé transition. Inversement, tout atome d’énergie E2 peut se désexciter vers un état d’énergie E1 < E2 avec une émission d’un photon.

Modèle de Bohr (pour l’atome d’hydrogène)
L’énergie de l’électron qui gravite autour du noyau est quantifiée (c'est-à-dire qu’elle ne peut prendre que certaines valeurs discrètes) et est représentée par des orbites stationnaires, appelées niveauxd’énergie. On parlera de niveaux autorisés.

Par convention, l’énergie des niveaux dans l’atome est négative. Dans l’état fondamental, l’électron occupe le niveau d’énergie le plus bas (n=1). L’énergie de l’électron qui gravite autour du noyau sur un niveau d’énergie n, est donnée par :
En  A  13,6 .Z ²  .Z ² (Dans le cas de l’Hydrogène, n=1 et Z=1) n² n²

E s’exprime en eV (électron-Volt)....
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