Atomes et éléments

Chapitre I : Atomes et éléments

-Il y a 118 éléments chimiques. On peut les classer de différente manière :

         -naturels (94)/ synthétiques (24)

        -Stable (86)/ instable (radioactifs, 32)

[pic 1]

-

Abondance des éléments chimiques en fonction du point de vue que l’on prend, comme l’univers (H et He), la croûte terrestre (FE, O, SI, Al,…), ou le corps humain (O, C ,H,…)

-Les pères de la chimie moderne et la notion d’élément chimique :

• Antoine Laurent de Lavoisier (1743-1794)

Loi de la conservation de la matière: Rien de se crée, rien de se perd tout se transforme.

Elément= substance simple qui ne peut être décomposer par aucune méthode connue d’analyse chimique

• Joseph Louis Proust (1754-1826)

La loi des proportions définies : La proportion selon laquelle 2 éléments se combinent ne peut pas varier de façon continue.

Ex : La C et O ne se combinent que suivant des rapports pondéraux

• John Dalton (1766-1844)

L’hypothèse atomique selon laquelle :

- Les éléments sont constitués d’atomes (vrai)

- Tous les atomes d’un élément donner sont différent (faux, ex : isotopes)

- Les atomes d’éléments différents ont des masses différentes (faux)

- Un compose est une combinaison particulière d’atomes d’éléments différents (vrai)

- Dans une réaction chimiques les atomes ne sont ni crées ni détruits ils se recombinent (vrai)

• Jöns Jacob Berzelius (1779-1848)

-Détermination précise des masses atomiques (même s’il reste des erreurs)

-Mise en place de la nomenclature moderne (symbole des éléments chimiques)

Les constituants des atomes : électrons, protons et neutrons

L’électron

1/ Les expériences de Thomson (1897-1904)

-Dispositif d’étude des études des rayons cathodiques de Thomson :

Ce dispositif permet les créations de rayons cathodiques. Les anglais pense que se sont des particules et les allemand quelque sois le rayonnement c’est de la lumière.[pic 2]

Les observations :

-Les rayons sont constitués de particules (« corpuscules ») porteurs d’une charge électrique négative.

-Ces particules sont identiques, quel que soit le gaz et le métal des cathodes.

-Ces particules ont une masse 1700 fois plus petite que celle de l’atome d’hydrogène.

Les conclusions de Thomson :[pic 3]

        -Les corpuscules (les électrons) sont un des composants des atomes, quelle que soit leur identité chimique.

        -L’atome n’est donc pas la subdivision ultime de la matière

        -Modèle de l’atome de Thomson (1904)

2/ La charge de l’électron (Millikan 1909-1913)

Il utilise une enceinte métallique, avec des deux plaque (une chargé + l’autre-) et ils vas calculer la vitesse a quelle vitesse les goutte d’huile qu’il lance dans l’enceinte vont mettre avant d’atterrir au fond. [pic 4]

La charge q portée par la gouttelette est toujours un multiple d’une valeur élémentaire, la charge de l’électron : e-= -1,592x10^-19C

Le noyau atomique :

1/ Le phénomène de radioactivité

-1896 : Henri Becquerel découvre le phénomène de radioactivité

- 1898-1899 : Pierre et Marie curie découvrent le radium et le polonium

- 1899 : Ernest Rutherford montre que le phénomène de radioactivité est du à 3 rayonnement distinct : Les rayons beta, gamma et alpha [pic 5]

-1900 : Becquerel démontre que les rayons beta sont constitués d’un flux d’électrons.

- 1908: Rutherford montre que les rayons alpha sont constitués d’atomes d’hélium « doublement chargés positivement » (He2+).

2/ les expériences de Rutherford (1911)

Le dispositif expérimental :

[pic 6]

 Les observations :

        -La majorité des particules alpha suit une trajectoire rectiligne

        -Une petite fraction (1/20000) est déviée

        -Quelques particules sont réfléchies (en arrière)

Les conclusions :[pic 7]

        -La charge + concentrée dans un noyau de tes petite taille par rapport a la taille de l’atome (environ 10^-15 m par rapport a 10^-10m)

        -Les e- gravitent autour du noyau sur des orbites circulaire

        -la charge du noyau correspond à la moitié de la masse atomique

        -Modèle de l’atome de Rutherford (modèle planétaire)

3/ La découverte du proton par Rutherford (1919)

-1919 : Quand o dépose une fine couche de polonium (émetteur alpha) sur une bille de métal, on observe l’émission de particules alpha mais aussi d’ions hydrogène H+. 

Mesure du pouvoir de pénétration de ce rayonnement (alpha+ H+) sous différentes atmosphères :

        -Le nombre de particules et la proportion de H+ augmentent fortement en présence d’azote.

-1920 : Rutherford propose le terme « proton »

4/ Le neutron (hypothèse de Rutherford)

1920 : Rutherford tire les conclusion sur l’ensemble de ses travaux sur le noyau atomique : celui-ci serait une combinaison de particules alpha, de protons mais également d’e- (car les rayons beta sont constitués d’e- et le phénomène de radioactivité est une propriété du noyau atomique.[pic 8]

Toutefois, la particules alpha étant un noyau d’hélium (A=4,q=+2  e), on peut proposer qu’elle est constituée d’un assemblage de 2 protons et d’un neutrons.

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