Chimie VI: La composition de l atome

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1 Sciences physiques Stage n Chimie VI: La composition de l atome C.F.A du bâtiment Ermont 1

2 Expérience : 1) On prend une règle en plexiglas avec qu on a laissé reposer. En l approchant d un morceau de papier ou d un filet d eau, observe-t-on quelque chose de particulier? Avec un morceau de papier : Avec un filet d eau : 2) En frottant une règle en plexiglas avec de la laine puis en l approchant d un morceau de papier ou d un filet d eau, qu observe-t-on? Avec un morceau de papier : Avec un filet d eau : Tout le monde aura reconnu là des phénomènes d électricité statique. Le but de cette activité est de se faire poser la question de comment est faite la matière pour pouvoir expliquer ces observations toutes simples. En effet : puisque toute la matière est constituée d atomes, neutres électriquement, et puisqu on a supposé les atomes indivisibles jusqu à présent, ne sommes-nous pas dans une impasse? Conclusion : Les atomes sont neutres, mais en revanche, ils ne sont pas indivisibles. Certains de ses composants sont mêmes chargés électriquement. Il y a donc égalité de charges négatives et de charges positives dans chaque atome. 2

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4 Un atome est formé d un noyau central autour duquel gravitent des électrons. Dans le noyau, il y a des protons et des neutrons. PROTON Électriquement positif NEUTRON Électriquement neutre ELECTRON Électriquement négatif Le nombre de protons est égal au nombre d électrons si bien qu un atome est électriquement neutre. Ce nombre est appelé numéro atomique, il est noté Z, et il est propre à chaque élément chimique. Le nombre de constituants du noyau (protons + neutrons) est appelé nombre de masses et il est noté A. Remarquons que A Z. On retrouve ces renseignements pour chaque élément chimique dans chaque case de la classification périodique. Exemple pour l aluminium : Nombre d électrons : 13 Nombre de protons : 13 Nombre de neutrons : 27-13=14 27 Al 13 4

5 Exercice : En vous aidant de votre classification périodique, compléter le tableau suivant : Symboles Atomes Compositions 1 1 H 6 12 C 7 14 N Ne Mg Na Al Ca Hydrogène Carbone Azote Néon Magnésium Sodium Aluminium Calcium Electrons : 1 Protons : 1 Neutrons : 1 1 = 0 Electrons : 6 Protons : 6 Neutrons : 12 6 = 6 Electrons : 7 Protons : 7 Neutrons : 14 7 = 7 Electrons : 10 Protons : 10 Neutrons : = 10 Electrons : 12 Protons : 12 Neutrons : = 12 Electrons : 11 Protons : 11 Neutrons : = 12 Electrons : 13 Protons : 13 Neutrons : = 14 Electrons : 20 Protons : 20 Neutrons : = 20 5

6 Pour information : Pouvoir observer les atomes directement est une véritable prouesse technologique, puisqu il faut grossir environ 1 milliard de fois ce que l on veut observer. Les microscopes traditionnels (optiques) n y parviennent pas, et c est une nouvelle génération de microscopes très complexes qui parvient désormais à nous montrer la matière à cette échelle. Mais à ce jour, aucun microscope ne permet de «voir» ce qu il y a à l intérieur des atomes. Ici, des atomes de plombs (en clair) forment un réseau métallique très régulier 6

7 La structure d une molécule révélée par un tel microscope comme vous pouvez le constater, ce n est pas si facile à interpréter! De nos jours, nous entendons parler de plus en plus souvent de nanotechnologies. Cela désigne la science et la technologie qui agissent à l échelle du nanomètre (c'est-à-dire le milliardième de mètre) : les deux sont nécessaires pour réaliser de telles prouesses. Engrenage moléculaire issu d'une simulation de la NASA Les enjeux de ces nouvelles technologies sont immenses, allant aussi bien vers la miniaturisation des machines et mécanismes que vers la mise au point de nouveaux médicaments ou autres produits chimiques. Des bénéfices liés aux nanotechnologies sont la baisse des quantités de matières premières et de l énergie nécessaires pour faire fonctionner nos machines. 7