Le noyau atomique
Le noyau est la partie centrale de l'atome. Extrêmement dense et compact, il concentre la quasi-totalité de la masse de l'atome alors qu'il n'en occupe qu'une infime fraction du volume (rayon d'environ 10⁻¹⁵ m, soit 100 000 fois plus petit que l'atome).
Le noyau est constitué de nucléons, particules de deux types :
Protons (p⁺)
- Charge électrique positive : +e = +1,6 × 10⁻¹⁹ C
- Masse : 1,673 × 10⁻²⁷ kg ≈ 1 u
- Le nombre de protons définit l'élément chimique
Neutrons (n⁰)
- Charge électrique nulle
- Masse : 1,675 × 10⁻²⁷ kg ≈ 1 u
- Assurent la cohésion du noyau par l'interaction forte
Remarque : Les protons se repoussent entre eux (charges positives), mais l'interaction forte, une force nucléaire de très courte portée, maintient les nucléons ensemble dans le noyau.
Le nuage électronique
Autour du noyau gravitent les électrons (e⁻), particules de charge négative. Ils ne suivent pas des orbites bien définies comme des planètes, mais forment un nuage électronique : une zone de probabilité de présence.
Caractéristiques de l'électron
- Charge : -e = -1,6 × 10⁻¹⁹ C
- Masse : 9,109 × 10⁻³¹ kg (environ 1/1836 de la masse du proton)
- Particule élémentaire (indivisible)
Dans un atome électriquement neutre, le nombre d'électrons est égal au nombre de protons. Lorsqu'un atome perd ou gagne des électrons, il devient un ion (cation si positif, anion si négatif).
Numéro atomique Z et nombre de masse A
Z — Numéro atomique
C'est le nombre de protons dans le noyau.
Il identifie l'élément chimique de manière unique.
Exemple : Z = 6 → Carbone (C), Z = 8 → Oxygène (O)
A — Nombre de masse
C'est le nombre total de nucléons (protons + neutrons).
où N est le nombre de neutrons.
Notation symbolique d'un noyau
On représente un noyau atomique à l'aide de la notation :
X = symbole de l'élément, A = nombre de masse, Z = numéro atomique
Exemples
Hydrogène : 1 proton, 0 neutron, 1 électron
Carbone 12 : 6 protons, 6 neutrons, 6 électrons
Fer 56 : 26 protons, 30 neutrons, 26 électrons
Les isotopes
Des atomes du même élément (même Z) mais avec un nombre de neutrons différent (donc A différent) sont appelés isotopes. Ils ont les mêmes propriétés chimiques mais des masses différentes.
Isotopes du carbone
6 neutrons — stable (98,9 %)
7 neutrons — stable (1,1 %)
8 neutrons — radioactif (datation)
Ce qu'il faut retenir
- 1.L'atome est constitué d'un noyau (protons + neutrons) et d'un nuage électronique.
- 2.Le numéro atomique Z = nombre de protons = identité de l'élément.
- 3.Le nombre de masse A = Z + N (protons + neutrons).
- 4.Un atome neutre a autant d'électrons que de protons.
- 5.Les isotopes ont le même Z mais un A différent.
