Liaison et électronégativité

1.   UE1                                                                  Lundi 14 septembre 2020

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

Les constituants de la matière 

Les cristaux et molécules : (dimensions variables énergie dissociation) = 1eV formés d’atomes

Les atomes (1010 m ; énergie dissociation = 10 à 104 eV) formés d’un noyau et d’un cortège électrique.

Les noyaux (= 1015 m ; énergie dissociation = 106 eV formés de nucléons, protons, et neutrons).

Les hadrons (=10-15 m énergie dissociation = 10ç eV formés de baryons (formés de 3 quarks) : proton, neutron… ; et de mésons (formés de 2 quarks). 

Les particules élémentaires ou fermions (= 10-18 m pas d’énergie de dissociation et formés de leptons et de quarks (6 types différents).

1. La structure de l’atome

Introduction :

Atome : formé d’une partie centrale (noyau) entourée partie périphérique constituée d’électrons, ensemble sphérique rayon 10^-10 m

Le noyau est constitué de nucléons

• Protons positifs
• Neutrons sans charge

 Le noyau est entouré d’un nuage d’électron à charge égale mais de signe opposé à celle des protons

Nb de protons caractérise un élément chimique

Nb de neutron caractérise isotope d’un élément chimique

Electrons : niveaux quantifiés d’énergie caractéristique de l’atome considéré

1. Le noyau de l’atome

•  Les nucléons sont reliés entre eux par des liaisons très fortes (occupent petit volume)
•  Le rayon du noyau est 100 000 fois plus petit que celui de l’atome
• L’essentiel de la masse de l’atome est concentré dans le noyau
• Masse proton = masse neutron = unité de masse atomique (UMA)

                            .  correspond au 12 -ème de la masse de l’atome de carbone (12 nucléons)

• Le noyau d’un atome est représenté par :    [pic 1]   

X= symbole chimique de l’élément

A= nombre total nucleons

Z= nombre proton ex 13 donc 13 charges +

A-Z = nombre neutrons

Un même élément chimique associé à un nombre différent de neutron = isotopes

Hydrogène 3 isotopes

Protium, deutérium, tritium

Tritium = radioactif

B. Les électrons

• Le noyau est entouré d’un nuage électronique constitué de particules élémentaires, les électrons dont la charge e est égale et de signe opposé à celle du proton
• Le nombre d’électrons présents dans l’atome, est égal au nombre Z de protons du noyau, assure la neutralité électrique de l’atome.
• Masse électron 1800 fois plus faible que celle du proton
• Les électrons sont maintenus autour du noyau par des forces de liaisons électrostatiques

Les électrons possèdent chacun un niveau d’énergie quantifié, précis, caractéristique de l’atome considéré.

C. énergie présente dans les atomes 

Physique nucléaire : eV (electronvolt) : C’est l’énergie cinétique d’un électron accéléré par un potentiel de 1 volt.

E= mc2

C = vitesse lumière

m = masse

E= énergie

La disparition d’une masse m correspond à la libération d’une énergie E

Energie présente dans les noyaux est considérable

Si toute la masse d’un proton était convertie en énergie, 931 millions d’eV seraient libérés

L’énergie qui lie les nucléons entre eux varie suivant les atomes de 1MeV à 8,5 MeV

Les énergies présentes dans le cortège électronique des atomes sont nettement plus faibles

0,51 MeV = masse électron au repos

électrons négatifs sont liés au noyau positif de l’atome par forces de liaison électrostatique de faible énergie

Chaque électron se trouve à un niveau d’énergie précis certains niveaux d’énergie sont possibles

Ces énergies varient :

- De quelques eV pour les liaisons les plus faibles (électrons les plus périphériques)

- A une centaine de KeV pour les plus fortes (électrons les plus internes des atomes les plus lourds)

Lors d’une transition l’énergie libérée varie de qqes eV a une centaine de KeV

Energie libérée peut se retrouver sous forme d’énergie radiative : un rayonnement est émis sous forme d’un photon dont l’énergie h.v est égale à l’énergie perdue par l’atome

...