L’atome (collège)
par administrateur · 4 octobre 2023
Activité sur une animation WEB: TD - Constitution de l'atome
Source de l'animation: https://phet.colorado.edu/sims/html/build-an-atom/latest/build-an-atom_fr.html
Thème: Organisation et transformations de la matière
Compétences travaillées:
- D1.3: passage d'un registre de représentation à un autre
- D4: Extraire, organiser les informations utiles
- D4: Mettre en œuvre un raisonnement logique simple
I. Structure de l'atome
A. Les particules de l'atome
L'atome est le constituant fondamental de la matière. Il est composé d'un noyau autour duquel des électrons sont en mouvement.
Le noyau est constitué de particules appelées nucléons. Il existe deux sortes de nucléons :
- Les protons, portant chacun une charge élémentaire positive (notée +e)
- Les neutrons, ne portant pas de charge électrique.
Le proton et le neutron ont à peu près la même masse ( mnucléon= 1,67×10−27 kg).
Les électrons, eux, portent une charge élémentaire négative (-e) et ont une masse beaucoup plus faible.
Un atome étant électriquement neutre, il contient autant d'électrons que de protons.
Un atome d'oxygène contient 8 protons, il contient donc aussi 8 électrons.
B. La représentation symbolique d'un atome
Un atome est caractérisé par un symbole ( C pour carbone, O pour oxygène, etc.) et le nombre de protons et nucléons qu'il contient.
La représentation symbolique d'un atome de symbole X dont le noyau comporte Z protons et A nucléons, est notée (image ci-contre):
Un atome d'oxygène est composé de 8 protons et 8 neutrons. Il contient donc 16 nucléons et sa représentation symbolique est 168O.
Numéro atomique Z
Le numéro atomique Z d'un atome correspond au nombre de protons contenus dans son noyau.
La notation symbolique d'un atome d'aluminium est 2713 Al, son numéro atomique est donc Z = 13,ce qui signifie que son noyau contient 13 protons.
Nombre de nucléons A
Le nombre de nucléons (protons et neutrons) que contient le noyau d'un atome est noté A.
La notation symbolique d'un atome d'aluminium est 2713 Al, son nombre de nucléons est donc A = 27, ce qui signifie que son noyau contient 27 nucléons.
C. La composition d'un atome
Donner la composition d'un atome, c'est indiquer de combien de protons, neutrons et électrons il est constitué.
Dans la représentation symbolique d'un atome, on trouve le nombre de protons (égal au numéro atomique Z), mais pas le nombre de neutrons, il faut le calculer en ôtant le nombre de protons (Z) au nombre de nucléons (A). Ainsi, le nombre de neutrons est égal à A−Z.
Un atome d'aluminium 1327Al est composé de A = 27 nucléons, dont Z = 13 protons et A−Z = 14 neutrons, et aussi de 13 électrons (car un atome est neutre).
D. Les ordres de grandeurs des rayons d'un atome et de son noyau
L'atome et son noyau sont représentés comme des sphères, mais d'ordre de grandeur différent : celui du noyau de l'atome est 10−15 m, tandis que celui de l'atome est 10−10 m (soit 100 000 [= 105] fois plus grand). Entre le noyau et les électrons qui l'entourent, il n'y a rien : l'atome est donc essentiellement composé de vide.
II. La classification périodique
La classification (ou tableau) périodique regroupe tous les atomes, rangés par numéro atomique Z croissant.
Chaque case de la classification périodique correspond à un atome et ses nom, symbole, numéro atomique et masse atomique sont généralement indiqués. Ainsi, il est possible de retrouver le numéro atomique et le symbole d'un atome à partir de son nom.
Dans la 1ère colonne et la 4ème ligne, on repère la case du potassium. On détermine ainsi son symbole (K) et son numéro atomique (19).
