Parties de l'atome | Structure Atomique en Physique-Chimie Seconde

• 1 Noyau : centre de l'atome, très dense
• 2 Cortège électronique : nuage d'électrons autour du noyau

Le noyau est environ 100 000 fois plus petit que l'atome, mais concentre presque toute la masse.

Les électrons occupent un espace beaucoup plus vaste mais ont une masse négligeable.

Un proton ou un neutron pèse environ 1836 fois plus lourd qu'un électron.

Les électrons sont donc responsables de la charge électrique externe de l'atome.

Un atome neutre a autant de protons (positifs) que d'électrons (négatifs).

Le noyau est positif, le cortège est négatif.

• 1 Protons : particules chargées positivement (+1)
• 2 Neutrons : particules électriquement neutres (0)

Le noyau concentre plus de 99,9% de la masse de l'atome.

Il est extrêmement dense et petit (environ 10⁻¹⁵ m de diamètre).

Il est maintenu ensemble par la force nucléaire forte.

Où A = nombre de masse (protons + neutrons), Z = numéro atomique (protons), X = symbole de l'élément

Les électrons se trouvent dans des couches ou orbitales autour du noyau.

Ils sont attirés par le noyau positif mais ne tombent pas dedans grâce à leur mouvement.

• 1 Responsables de la charge électrique externe
• 2 Impliqués dans les liaisons chimiques
• 3 Déterminent les propriétés chimiques de l'atome

Les électrons sont répartis en couches : K, L, M, N, etc.

La couche K (la plus proche du noyau) peut contenir jusqu'à 2 électrons.

La couche L peut en contenir jusqu'à 8.

• 1 Proton : +1,60×10⁻¹⁹ C (charge élémentaire positive)
• 2 Électron : -1,60×10⁻¹⁹ C (charge élémentaire négative)
• 3 Neutron : 0 C (neutre)

Dans un atome neutre, le nombre de protons est égal au nombre d'électrons.

La charge totale de l'atome est donc nulle.

Si un atome perd/gagne des électrons, il devient un ion.

Les charges de même signe se repoussent, les charges de signe opposé s'attirent.

Cette force est responsable de la cohésion de l'atome malgré la répulsion entre protons.

• 1 1 proton dans le noyau (Z=1)
• 2 0 neutron dans le noyau (le plus courant)
• 3 1 électron dans le cortège

L'hydrogène est le plus simple des atomes, avec seulement un proton et un électron.

• 1 6 protons dans le noyau (Z=6)
• 2 6 neutrons dans le noyau (A=12, donc 12-6=6)
• 3 6 électrons dans le cortège

Le carbone est un élément central en chimie organique.

• A = 16 (nombre de masse)
• Z = 8 (numéro atomique)
• Donc : nombre de protons = 8
• Nombre de neutrons = A - Z = 16 - 8 = 8
• Nombre d'électrons = 8 (atome neutre)

Noxyau avec 8 protons et 8 neutrons, entouré d'un cortège avec 8 électrons.

L'atome est neutre car il y a autant de charges positives (protons) que de charges négatives (électrons).

Des isotopes sont des atomes du même élément chimique (même Z) mais avec un nombre de neutrons différent.

Ils ont donc des masses différentes mais les mêmes propriétés chimiques.

• 1 Hydrogène : ¹H (0 neutron), ²H (1 neutron), ³H (2 neutrons)
• 2 Carbone : ¹²C (6 neutrons), ¹³C (7 neutrons), ¹⁴C (8 neutrons)
• 3 Oxygène : ¹⁶O (8 neutrons), ¹⁷O (9 neutrons), ¹⁸O (10 neutrons)

Les isotopes ont des propriétés physiques légèrement différentes (masse, densité, température d'ébullition).

Mais ils ont exactement les mêmes propriétés chimiques.

Un ion se forme quand un atome gagne ou perd un ou plusieurs électrons.

Si un atome perd des électrons, il devient un ion positif (cation).

Si un atome gagne des électrons, il devient un ion négatif (anion).

• 1 Na → Na⁺ + e⁻ (cation sodium)
• 2 Cl + e⁻ → Cl⁻ (anion chlorure)
• 3 Ca → Ca²⁺ + 2e⁻ (cation calcium)

Les ions sont essentiels dans de nombreux processus chimiques et biologiques.

Ils participent à la formation des composés ioniques comme le sel de table (NaCl).

• ³⁵Cl : 17 protons, 18 neutrons, 17 électrons
• ³⁷Cl : 17 protons, 20 neutrons, 17 électrons

Similitudes : même nombre de protons et d'électrons → mêmes propriétés chimiques

Différences : nombre de neutrons différent → masses différentes

Les propriétés chimiques dépendent du cortège électronique, qui est identique pour les deux isotopes.

Les neutrons n'interviennent pas dans les réactions chimiques.

• 1 Noyau : protons (+) et neutrons (0)
• 2 Cortège électronique : électrons (-)
• 3 Atome électriquement neutre : protons = électrons

• Proton : charge +1,60×10⁻¹⁹ C, masse ≈ 1,67×10⁻²⁷ kg
• Neutron : charge 0, masse ≈ 1,67×10⁻²⁷ kg
• Électron : charge -1,60×10⁻¹⁹ C, masse ≈ 9,11×10⁻³¹ kg

• Notation ^AX_Z : A = nombre de masse, Z = numéro atomique
• Isotopes : même Z, différent A (nombre de neutrons)
• Ions : atomes chargés par gain/perte d'électrons