Les Atomes

ILes atomes et les isotopes

ALa constitution de l'atome

1La structure de l'atome

Un atome est une entité électriquement neutre, constituée d'un noyau autour duquel se trouvent des électrons.

Le noyau de l'atome mesure environ 10−15 m, tandis que l'atome mesure environ 10−10 m. Entre le noyau et les électrons qui l'entourent, il n'y a que du vide : on dit que l'atome a une structure lacunaire.

2Les nucléons

Le noyau est constitué de nucléons. Il y a deux types de nucléons :

Les protons : ils sont chargés positivement, avec une charge électrique élémentaire +e. Leur masse vaut 1.67.10−27 kg et leur charge 1.602.10−19 C. L'unité de charge électrique C est le Coulomb.

Les neutrons : ils ne portent, comme leur nom l'indique, aucune charge électrique.

Les masses des neutrons et des protons sont environ égales.

3Les électrons

Les électrons portent une charge électrique élémentaire négative –e, opposée à celle du proton. L'atome étant neutre par définition, il y a donc autant de protons que d'électrons dans un atome.

La masse d'un électron est très faible par rapport à celle des nucléons, on considère donc que la masse d'un atome est concentrée dans son noyau. Leur masse vaut 9.11.10−31 kg et leur charge −1.602.10−19 C.

L'ensemble des électrons d'un atome est appelé cortège électronique.

BLa représentation de l'atome et les isotopes

On adopte la représentation suivante de l'atome : AZX :

A désigne le nombre de masse : le nombre de nucléons dans l'atome.

Z désigne le numéro atomique : le nombre de protons dans l'atome.

X désigne le symbole de l'élément (H pour l'hydrogène par exemple). À un numéro atomique correspond un élément.

Grâce à cette représentation, on peut facilement repérer des isotopes.

Des isotopes sont deux atomes possédant le même nombre de protons (et représentent donc le même élément) mais un nombre de nucléons différents.

Les atomes 3517Cl et 3717Cl sont isotopes.

Les atomes 136C et 137N ne sont pas isotopes car ils ne possèdent pas le même numéro atomique.

IILes ions

ALes couches électroniques

Autour du noyau, les électrons se regroupent par couches successives. Chaque couche est désignée par une lettre et un nombre n. Plus le nombre n est petit, plus la couche est proche du noyau. Ainsi les premières couches sont :

Le nombre d'électrons que peut contenir une couche est donné par le Principe de Pauli.

« On ne peut placer qu'un nombre limité d'électrons dans une couche électronique, ce nombre d'électrons possibles vaut 2n2 pour la couche n ».

Dans le cas le plus stable, les couches électroniques sont remplies dans l'ordre croissant de n : on remplit d'abord la couche K, puis la couche L et ainsi de suite.

Si ce principe est suivi, on dit que l'atome est dans l'état fondamental. Au contraire, si un électron est placé dans une couche supérieure à celle prévue par le principe de Pauli, on dit que l'atome est dans l'état excité.

La couche avec le nombre n le plus élevé contenant des électrons est appelée couche externe (c'est la plus éloignée du noyau), les autres couches sont appelées couches internes.

On représente la structure électronique d'un atome sous la forme (K)2(L)5 par exemple, dans le cas d'un

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