À l’échelle macroscopique, on manipule des espèces chimiques ; à l’échelle microscopique, celles-ci sont constituées d’entités : molécules, ions, atomes. Au cœur de chaque atome se trouve un noyau minuscule mais qui concentre presque toute sa masse.
Objectifs
- Distinguer espèce chimique (macroscopique) et entité chimique (microscopique)
- Décrire la composition d’un atome et utiliser l’écriture conventionnelle ^{A}_{Z}X
- Identifier des isotopes
- Connaître les ordres de grandeur de la taille et de la masse d’un atome et de son noyau
- Calculer la charge d’un noyau et la masse approchée d’un atome
1. De l’espèce chimique à l’entité
- Atome : entité électriquement neutre (ex. : l’hélium He, le fer Fe).
- Molécule : assemblage d’atomes liés, électriquement neutre (ex. : H2O, CO2, O2).
- Ion : atome ou groupe d’atomes ayant perdu ou gagné un ou plusieurs électrons (ex. : Na+, Cl−, SO42−).
Un solide ionique (comme le chlorure de sodium NaCl) est formé d’anions et de cations ; il est électriquement neutre. Sa formule indique les proportions des ions.
2. Composition de l’atome
Un atome est constitué d’un noyau (formé de nucléons : protons et neutrons) et d’électrons en mouvement autour du noyau, qui forment le cortège électronique.
| Particule | Charge | Masse |
|---|---|---|
| Proton | +e | mp ≈ 1,67 × 10−27 kg |
| Neutron | 0 | mn ≈ 1,67 × 10−27 kg |
| Électron | −e | me ≈ 9,11 × 10−31 kg |
e = 1,602 176 634 × 10−19 C
Écriture conventionnelle ^{A}_{Z}X : X est le symbole de l’élément, Z le numéro atomique (nombre de protons) et A le nombre de masse (nombre de nucléons). Le nombre de neutrons est N = A − Z.
- Un atome est électriquement neutre : il possède autant d’électrons que de protons (Z électrons).
- La charge du noyau vaut Q = Z × e.
L’atome de sodium 2311Na
- Z = 11 : 11 protons et 11 électrons.
- A = 23 nucléons, donc N = 23 − 11 = 12 neutrons.
- Charge du noyau : Q = 11 × 1,60 × 10−19 ≈ 1,76 × 10−18 C.
3. Élément chimique et isotopes
Élément chimique : Ensemble des entités (atomes ou ions) ayant le même numéro atomique Z. Il est caractérisé par son symbole (C, O, Fe…). L’élément se conserve au cours d’une transformation chimique.
Isotopes : Atomes ayant le même Z mais des nombres de neutrons différents (donc des A différents). Exemple : 126C, 136C et 146C sont trois isotopes du carbone.
4. Ordres de grandeur
| Taille (ordre de grandeur) | Masse | |
|---|---|---|
| Atome | 10−10 m | ≈ A × 1,67 × 10−27 kg |
| Noyau | 10−15 m | pratiquement toute la masse de l’atome |
Masse d’un atome de carbone 12
- m ≈ A × mnucléon = 12 × 1,67 × 10−27 kg
- m ≈ 2,00 × 10−26 kg
À retenir
- Atome : noyau (Z protons + N neutrons) et Z électrons ; il est neutre.
- AZX : Z protons, A nucléons, N = A − Z neutrons.
- Isotopes : même Z, A différents.
- Atome ≈ 10−10 m, noyau ≈ 10−15 m : la masse est concentrée dans le noyau.
- Masse d’un atome ≈ A × 1,67 × 10−27 kg ; charge du noyau Q = Z × e.
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.