L’atome, structure du noyau, représentation et configuration électronique, classification periodique des éléments

L’ATOME, STRUCTURE DU NOYAU, REPRESENTATION ET CONFIGURATION ELECTRONIQUE, CLASSIFICATION PERIODIQUE DES ELEMENTS.

PLAN : 

Intro 

I-Structure de l’atome : 

A)De l’atome au noyau  

B)Les electrons  

C)Energie présente dans les atomes  

II-Structure electronique et classification périodique : 

A)La structure électronique et la classification périodique

1. Niveau d’énergie d’un  atome d’hydrogène  
2. Sprectre d’émission d’un atome d’hydrogène

3-Niveau d’énergie d’un atome poly-électronique

B)Configuration electronique fondamentale d’un atome (ou ion)  

1-Principes de Pauli  

2-Règles de remplissage  

3-Conséquences sur les propriétés de l’atome

C)Structure de la classification périodique des éléments  

Introduction 

Parmi les constituants de la matière, on distingue :

• Les cristaux et molécules 

 dimensions variables  énergie de dissociation ~= 1eV  formés d’atomes.

• Les atomes 

 ~10-10m  

 énergie de dissociation ~10 à 104 eV

 formés d’un noyau et d’un cortège électronique

• Les noyaux 

 ~10-15m

  énergie dissociation ~106 eV

 formés de nucléons : protons et neutrons

• Les hadrons 

 ~10-15m  

 énergie dissociation ~109 eV   classés en :

• Baryons (formés de 3 quarks) : protons, neutrons…
• Mésons (formés de 2 quarks)
• Les particules élémentaires, ou fermions 

 ~10-18m

 classées en :

• Leptons : électron, neutrino électronique…
• Quarks (6 types différents)

Les différentes interactions : 

        I.          La structure de l’atome 

L’atome est formé d’une partie centrale : le noyau, entouré d’une partie périphérique constituée d’électrons. L’ensemble, supposé sphérique, a un rayon de 10-10 mètres.  

Le noyau est constitué de nucléons :

 les protons, porteurs d’une charge positive

 les neutrons, sans charge

Le noyau est entouré d’un nuage d’électrons dont la charge est égale, mais de signe opposé, à celle des protons.

Le nombre de protons caractérise un élément chimique.  

Le nombre de neutrons explique l’existence des isotopes. Les isotopes possèdent le même nombre de protons mais pas de neutrons.  

Les niveaux quantifiés d’énergie des électrons sont caractéristiques de l’atome considéré.

A-  Le noyau de l’atome

Les nucléons sont reliés entre eux par des liaisons très fortes, et occupent un volume extrêmement petit.  Le rayon du noyau est 100 000 plus petit que celui de l’atome. Toute la masse est pratiquement concentrée dans le noyau.

La masse du proton, pratiquement égale à celle du neutron, est égale à une unité de masse atomique (UMA), correspondant au 12ème de la masse d’un atome de carbone (constitué de 12 nucléons).  

A Le noyau d’un atome est représenté par Z X, où :

• X est le symbole chimique de l’élément
• A est le nombre total de nucléons (protons + neutrons)          Z est le nombre de protons

A est appelé nombre de masse, nombre total de nucléons

Z est le nombre atomique ou numéro atomique, il correspond au nombre de charges électriques positives contenues dans le noyau.

Exemple : 

27

Le noyau de l’Aluminium naturel de symbole chimique Al : 13 Al 

Il contient donc 27 nucléons : 14 neutrons + 13 protons, soit 13 charges positives.

Sa charge totale est : + Z .e  avec Z = 13, et e étant la charge électrique élémentaire.

➢ Eléments – Isotopes

Un élément est défini par le nombre Z de protons que contient son noyau ; chacun de ces éléments, ayant des propriétés chimiques bien définies, remplit l’une des cases de la classification périodique de Mendeleïev. Un même élément chimique peut être constitué de noyaux qui diffèrent entre eux par le nombre de neutrons : on dit qu’il s’agit d’isotopes.

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