Atomes

Faits, résumé & Définition

• Les atomes sont la plus petite unité de matière et se combinent pour former des molécules
• Ils contiennent des protons, des neutrons, et des électrons
• Plus de 99% d’un atome est un espace vide mais les électrons font se repousser les atomes
• Le nombre de protons dans un atome détermine son numéro atomique
• Le nombre de protons et de neutrons détermine sa masse atomique

Que sont les atomes ?

Les atomes sont la plus petite unité de matière (quelque chose qui peut être touché physiquement) qui conserve toutes les propriétés chimiques d’un élément. Ils se combinent pour former des molécules (qui à leur tour forment des solides, des gaz et des liquides).

Particules atomiques

Les atomes sont constitués de trois particules de base. Ce sont les électrons, les protons et les neutrons – ils sont collectivement appelés particules subatomiques.

Le noyau de l’atome contient à la fois des protons (qui sont des particules chargées positivement) et des neutrons (qui n’ont pas de charge). Ces protons et neutrons sont collectivement appelés nucléons et sont liés entre eux par une force appelée force forte résiduelle. Le nombre de neutrons par rapport au nombre de protons permet de déterminer la stabilité du noyau.

Autour du noyau se trouvent des enveloppes électroniques qui contiennent les électrons (qui sont des particules chargées négativement. Les propriétés d’un atome dépendent du nombre et de la disposition de toutes leurs particules.

Les électrons sont les plus petites des particules subatomiques (ils sont trop petits pour être mesurés avec les techniques dont disposent actuellement les scientifiques) et ont une charge négative. Ils sont liés au noyau en raison de leurs charges électriques opposées. Si un atome possède plus ou moins d’électrons que son numéro atomique, il est alors chargé et est appelé ion – si l’atome possède plus d’électrons, il devient plus négatif ; si l’atome possède moins d’électrons, il devient plus positif. Les électrons n’ont pas de structure interne et sont donc appelés particules élémentaires.

Les protons possèdent une charge positive et sont 1836 fois plus lourds qu’un électron. Le nombre de protons dans un atome est égal au numéro atomique. Chaque proton est formé de deux quarks up et d’un quark down – ceux-ci sont un type de particule élémentaire. Les quarks sont maintenus ensemble par une force appelée interaction forte – cette interaction forte est médiée par des gluons (un autre type de particule élémentaire).

Les neutrons sont la particule subatomique la plus lourde et pèsent 1839 fois plus qu’un électron. Ils ne possèdent aucune charge. Chaque neutron est formé d’un quark up et de deux quarks down.

L’image ci-dessous montre la structure d’un atome. Vous pouvez voir le noyau et les enveloppes des électrons :

Masse atomique

Les protons et les neutrons ont la même masse de 1,67 × 10-24 grammes – les scientifiques définissent généralement cette quantité d’un Dalton. Bien que leur masse soit similaire, les neutrons n’ont pas de charge (alors que les protons en ont une). Cela signifie que les neutrons contribueront fortement à la masse d’un atome, mais pas à sa charge.

Les électrons sont beaucoup plus petits et ne pèsent que 9,11 × 10-28 grammes – cela signifie qu’ils ne contribuent pas significativement à la masse d’un atome mais en raison de sa charge.

Le tableau ci-dessous montre l’emplacement, la masse et la charge de toutes les particules qui sont dans un atome.

Volume atomique

Plus de 99% d’un atome est un espace vide. Cependant, la raison pour laquelle les objets ne passent pas simplement les uns à travers les autres est due aux électrons. Les électrons qui entourent chaque atome sont chargés négativement, et se repoussent donc les uns les autres lorsqu’ils sont achetés à proximité. Cela empêche les atomes d’occuper le même espace les uns par rapport aux autres.

Numéro atomique

Le nombre de protons dans un atome détermine son numéro atomique – celui-ci est généralement désigné par Z. Cette valeur ne changera jamais, sauf si le noyau se désintègre d’une manière ou d’une autre, ou si le noyau est bombardé (physique nucléaire). Par exemple, le numéro atomique du carbone est 6 car il possède 6 protons. Le numéro atomique permet de distinguer les éléments les uns des autres. Le nombre d’électrons dans un atome est toujours équivalent au nombre de protons – cela explique pourquoi les atomes n’ont pas de charge globale.

Nombre de masse

Le nombre total de protons et de neutrons dans un atome détermine son nombre de masse – celui-ci est généralement désigné par A. On ne tient généralement pas compte des électrons lors du calcul de la masse d’un électron car leur masse est tellement négligeable. Vous pouvez calculer le nombre de neutrons dans un élément à l’aide de l’équation suivante :

nombre de masse – nombre de protons = nombre de neutrons

Les isotopes d’un même élément auront le même numéro atomique mais un numéro de masse différent – c’est parce qu’ils peuvent avoir un nombre différent de neutrons. La plupart des éléments ont de nombreux isotopes naturels. Vous devez également savoir que la masse atomique d’un élément est équivalente à la moyenne de l’abondance relative de tous ses isotopes. Par exemple, le carbone a trois isotopes, mais comme le carbone-12 constitue environ 99% de tout le carbone – c’est pourquoi le carbone a la masse atomique de 12.

Lecture complémentaire

http://www.chem4kids.com/files/atom_structure.html

https://www.livescience.com/37206-atom-definition.html

http://www2.open.ac.uk/openlearn/periodictablephase2/atom.html

https://chem.libretexts.org/Textbook_Maps/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Atomic_Theory/Isotopes

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