Cours sur de la physique chimie

Activités de découverte : Comment expliquer la cohésion de la matière ?

Activité 1 : élémentaire mon cher… livre p 132

Activité 2 : La stabilité du noyau atomique Activité du livre p 133

Pour les curieux, Un nucléon grand comme trois quarks[pic 1]

[pic 2]

Utyuchapitre 9

LE COURS :

Chapitre 9 : Cohésion de la matière, les interactions fondamentales

En classe de seconde, vous avez vu la composition de l'univers à différentes échelles, du domaine du nucléaire, jusqu’au domaine astronomique en passant par les échelles atomique, microscopique, humaine.

Pour que la matière existe à toutes ces échelles, il faut qu’il y ait la cohésion de celle-ci : cette cohésion est assurée par trois grandes interactions fondamentales que nous allons décrire dans ce chapitre.

        I Les constituants de la matière :

Quelles sont les différents objets que vous avez rencontrés ? fig 1 p135

De quoi sont-ils tous constitués ? d’atomes contenant des particules

1°) Les électrons. C'est en 1891 que la plus petite charge négative susceptible d'exister isolée dans la matière qu'on lui donne ce nom. En 1897 J.J Thomson mesure ses caractéristiques :

• La masse me = 9,11*10-31 kg
• La charge qe=-e= - 1,6*10-19 C (coulomb) e est appelé charge élémentaire

Les électrons sont les particules situées à la périphérie de l'atome et gravitant  autour du noyau.

2°) les protons et les neutrons. Le noyau atomique est découvert par Rutherford en 1911. Il le caractérise comme le lieu contenant toute la charge positive de l'atome et la quasi-totalité de la masse. En 1920, Rutherford annonce l'existence d'une particule neutre de masse comparable à celle du proton : C’est le neutron qui sera découvert en 1932 par Chadwick.

Les caractéristiques des protons et neutrons sont:

• Même masse mn=mp = 1,67*10-27 kg le proton est environ 1800 fois plus loutd que l’électron
• La charge des protons est : qp=e.
• La charge des neutrons est nulle qn=0

3°) l'atome.

Le noyau atomique est constitué des nucléons (neutrons et protons) le nombre de protons est désigné par le nombre Z dans la classification des éléments. Il contient l'essentiel de la masse c'est pourquoi le nombre de nucléons A et aussi appelé nombre de masse.

Les dimensions du noyau sont de l'ordre de 10-14 à 10-15m

Autour du noyau on trouve le nuage électronique formés d'électrons aussi nombreux que les protons du noyau.

L'atome est assimilable à une sphère de diamètre 10-10m, soit 105 fois supérieur au noyau atomique. Les électrons étant de dimensions infinitésimales, l'atome est essentiellement constitué de vide.

Malgré cela l'ensemble de ces particules reste très stables ce que nous allons voir maintenant avec les interactions fondamentales qui régissent le bon fonctionnement de l'univers.

Quelques mots sur les quarks (hors programme): Le proton et le neutron sont constitués de quarks, la plus petite particule constituant la matière.

II°] les interactions fondamentales.

Des quatre interactions fondamentales seules trois sont au programme. L'interaction faible n'intervenant pas dans la cohésion des édifices qui constitue la matière.

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