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Le modèle de l atome M. Chalvet Lycée Joliot Curie Dammarie-Lès-Lys 1/29 Dernière mise à jour: Le 10 novembre 2003.

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2 Le modèle de l atome M. Chalvet Lycée Joliot Curie Dammarie-Lès-Lys 1/29 Dernière mise à jour: Le 10 novembre 2003

3 Consignes Vous devez d abord lire et comprendre ce qui est écrit. Vous rencontrerez certains exercices. Vous devez absolument les faire avant de poursuivre. Pour vous déplacer, cliquez sur: –les boutons pour atteindre les paragraphes. –les titres pour atteindre les sous-paragraphes. Inutile de recopier ce qui est en italique. 2/29

4 Plan du cours I. Le modèle de l atome de la classe de seconde II. Le noyau. 1- constitution 2- Symbole du noyau 3- Les isotopes. 4- définition de l élément chimique III. Les électrons. 1- Quest ce quun électron? 2- Nombre délectrons. 3- Répartition en couches. IV. Les masses dans l atome. 1- Calcul de la masse du noyau. 2- Calcul de la masse des électrons. 3- Calcul de la masse de latome. IV. Qui a eu l idée de l atome? 1- Les grecs (V° siècle Av.JC) 2- Dalton ( ) 3- Les expériences de Thomson et de Rutherford ( ) 3/29

5 I. Modèle de l atome pour la classe de seconde. Une représentation simplifiée est appelée modèle. Modèle de l atome: –un noyau central –un noyau central ( m soit fois plus petit que l atome) –des électrons –des électrons répartis en couches autour du noyau ( m) –du vide –du vide. (la structure de la matière est essentiellement lacunaire) 4/29

6 II. Le noyau 1- Constitution. –Le noyau est constitué protons »de protons particules qui sont électriquement chargées positivement, dont la charge est q = 1, C neutrons »de neutrons Particules électriquement neutres. nucléons –Ces particules sont appelées des nucléons. 5/29

7 II. Le noyau 2 - Symbole du noyau. numéro atomiqueZ –Le nombre de charge ou numéro atomique Z d un atome est le nombre de protons quil contient. A –Le nombre de nucléons ou nombre de masse d un noyau est représenté par la lettre A. 6/29

8 Le nombre de neutrons N dans un noyau vaut donc N = A - Z Le noyau d un atome de symbole chimique X est représenté par A X Z 7/29

9 Compléter le tableau exercice 1 8/29

10 II. Le noyau 3- Les isotopes Dans un échantillon de cuivre, tous les atomes de cuivre ne sont pas identiques. Ils ont tous le même nombre de protons, mais certains atomes ont 63 nucléons et d autres 65. Ces atomes sont dit isotopes. On appelle isotope des atomes qui ont le même numéro atomique Z, mais des nombres de nucléons A différents. 63 Cu Cu 29 Même Z 9/29

11 Le numéro atomique du fer est Z = 26 et son nombre de neutrons varie de 28 à 30. Ecrire sous la forme X tous les représentants de cet élément. 10/29 A Z

12 Exercice 3 L'isotope le plus abondant du chlore s'écrit. L'autre isotope a un nombre de neutrons égal à 20. Ecrire le symbole de cet isotope et donner la structure d'un de ses atomes. 35 Cl 17 11/29

13 II. Le noyau 4- Définition de lélément chimique On donne le nom délément chimique à l ensemble des entités chimiques (atomes, isotopes, ions) ayant le même numéro atomique Z Un élément chimique est caractérisé par son numéro atomique Z 12/29

14 Exercice n°4 Parmi la liste suivante, regrouper les entités chimiques appartenant au même élément chimique. Trouver les symboles à la place des points d interrogation en vous aidant de la classification périodique située à la dernière page de votre manuel ?? ? ? ? ? 13/

15 III- Les électrons 1- Quest ce quun électron? chargée d électricité négative.L électron est une particule chargée d électricité négative. Sa masse est extrêmement petite: m e - = 9, kg On parle de la charge élémentaire notée e = 1, CSa charge électrique est la plus petite charge possible quune particule peut posséder. On parle de la charge élémentaire notée e = 1, C (C pour coulomb: unité de la charge électrique). q (charge d un électron) = - e 14/29

16 III- Les électrons 2- Nombre d électrons. Un atome est électriquement neutre. Donc le nombre de protons est égal au nombre d électrons Donnez le nombre d électrons présents dans chacun des atomes suivants C 79 Au 29 Cu 13 Al 15/29

17 III- Les électrons 3 - Répartition en couches. Les électrons se répartissent autour du noyau sur plusieurs couches. Du centre vers l'extérieur: –La couche K: 2 électrons au maximum. –La couche L: 8 électrons au maximum. –La couche M: 18 électrons au maximum. 16/29

18 exemple: (à lire) Répartissons ensemble les électrons d un noyau de magnésium 12 Mg Mg : 12 électrons Plaçons d'abord 2 électrons sur la couche K celle qui est la plus près du noyau /29

19 exemple: Répartissons ensemble les électrons d un noyau de magnésium 12 Mg Mg : (K) 2 Reste 10 électrons à placer. Remplissons la couche L de 8 électrons /29

20 exemple: Répartissons ensemble les électrons d un noyau de magnésium 12 Mg Mg : (K) 2 (L) 8 Reste 2 électrons à placer. La couche M peut contenir 18 électrons mais il n'en reste que 2 à placer /29

21 Structure électronique d un atome de magnésium (à recopier) 24 Mg : (K) 2 (L) 8 (M) 2 La couche interne est toujours la couche K La couche externe est la dernière couche remplie 12 20/29

22 Exercice n°6: Donner la structure électronique : 40 de l argon: 18 Ar 11 du bore: 5 B 21/29

23 IV. Les masses dans latome. 1- Calcul de la masse du noyau. Dans un noyau chaque nucléon a une masse 2000 fois plus grande que celle d un électron c est à dire: m n = 1, kg m n = 1, kg. Calculer la masse d un noyau de mercure Hg 22/29

24 IV. Les masses dans latome. 2- Calcul de la masse des électrons. La masse de chaque électron vaut m e = 9, kg Calculer la masse des électrons présents dans un atome de mercure Hg 23/29

25 IV. Les masses dans latome. 3- Calcul de la masse d un atome. A quoi est égale la masse d un atome de mercure? Conclusion Conclusion: Dans un atome, l essentiel de la masse est concentré dans le noyau. 24/29

26 IV. Qui a eu lidée de latome? 1- Les grecs (v° siècle avant J.-C.) Pour moitié les savants de la Grèce antique pensaient que la matière résultait de la combinaison de quatre éléments: eau, air, terre, feu. Démocrite pensait que la matière était composée de minuscules et invisibles particules: Les atomes (atomos: quon ne peut diviser). Les atomos Sa théorie n était basée que sur des hypothèses. Rien n avait été prouvé. 25/29

27 IV. Qui a eu lidée de latome? 2- Dalton ( ). –Dalton (scientifique anglais) savait que la masse se conservait au cours d une réaction chimique et pour expliquer ce fait il émet les hypothèses suivantes: »la matière est constituée d atomes identiques. »Les éléments chimiques se différencient par des atomes de masses différentes »Les éléments chimiques se différencient par des atomes de masses différentes. Rien n est encore prouvé par l expérience. 26/29

28 IV. Qui a eu lidée de latome? 3- Les expériences de Thomson et de Rutherford. électronsEn 1902 Thomson montre la présence de particules chargées négativement dans l atome quil appelle électrons. En 1911 Rutherford démontre que l atome contient: –un noyau au centre. –des électrons qui gravitent autour du noyau. du noyau. –du vide entre les électrons et le noyau –du vide entre les électrons et le noyau. Enfin les observations vérifient les hypothèses. 27/29

29 En 1909, Marsden, Geiger et Rutherford entreprirent dutiliser des particules (noyaux dhélium), produites lors de la désintégration de noyaux radioactifs de radium, pour explorer la structure de latome. Ils bombardèrent pour cela une feuille dor denviron 0,6 m, placée dans une enceinte à vide, par un faisceau de particules focalisées par deux diaphragmes D 1 et D 2. Ils constatèrent que la grande majorité des particules traversent la feuille dor sans être déviées. En effet, la tache observée sur lécran fluorescent garde la même intensité avec ou sans feuille dor interposée. Quelques particules sont légèrement déviées, comme en témoignent les impacts fluorescents sur lécran. Leur surprise fut de constater que certaines particules (une sur 20 à 30000) subissent de grandes déviations (supérieures à 90 degrés) et sont donc renvoyées vers larrière. Rutherford en déduisit (mais cela lui prit 2 ans de réflexion), que latome est constitué dun noyau très petit par rapport à la taille de latome et qui concentre lessentiel de la masse et toutes les charges positives, et dun cortège électronique dont le volume est celui de latome. Description de l'expérience de Rutherford. 28/29

30 Félicitations 29/29


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