LES CONSTITUANTS DE LA MATIERE

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1 LES ONSTITUANTS DE LA MATIERE L'atome est la "brique" à partir de laquelle la matière est construite, mais c'est une "brique" en elle-même très complexe. Un ATOME est constitué d'un NOYAU contenant pratiquement toute la masse de l'atome et comportant des charges électriques positives, autour duquel gravitent des ÉLETRONS qui sont des charges électriques négatives (on parle de NUAGE ÉLETRONIQUE). Dans son ensemble, l atome est neutre électriquement car le nombre de charges positives est égal au nombre de charges négatives I - LE NOYAU I - 1 LES NULEONS On distingue au sein d'un noyau deux types de composants appelés nucléons : le proton: de masse m p = 1, kg de charge électrique e = 1, le neutron: de masse m n = 1, kg ne possédant pas de charge électrique On remarque que les masses des deux nucléons sont très voisines et que la différence importante qui les distingue est leur charge électrique. I - 2 LES ARATERISTIQUES de : A chaque noyau atomique est associée une écriture conventionnelle composée - 2 lettres au maximum dont la première est une majuscule, rappelant l'élément chimique auquel le noyau appartient ; - 2 nombres :A, son NOMBRE DE MASSE, en haut à gauche Z, son NUMERO ATOMIQUE, en bas à gauche. A X Z

2 Exemples : est le symbole d'un noyau de carbone pour lequel A = et Z = On lit : carbone, quatorze, six. 40 a 20 est le symbole d'un noyau de calcium pour lequel A = 40 et Z = 20. On lit calcium, quarante, vingt. Le nombre de masse A est le nombre de nucléons que possède le noyau. Le noyau de carbone possède donc nucléons. Le numéro atomique Z est le nombre de protons que possède le noyau. Le noyau de carbone possède donc protons. La connaissance de A et de Z permet de connaître également le nombre de neutrons contenus dans le noyau. Le nombre de neutrons correspond à la différence A Z. Le noyau de carbone possède 8 neutrons. I - 3 LES ISOTOPES Le numéro atomique du noyau caractérise l'élément chimique auquel ce noyau appartient. Les noyaux de même numéro atomique Z sont les ISOTOPES d'un même ÉLÉMENT. ertains isotopes sont naturels, d'autres artificiels. Exemples : Isotopes naturels du carbone : 12 et Isotopes naturels de l'uranium : 235 U 92 et 238 U 92 Isotope artificiel du plutonium : 239 Pu 94 Il est usuel de parler du "carbone ", du "plutonium 239".

3 II - LE NUAGE ÉLETRONIQUE II - 1 L'ELETRON 'est une particule : - de masse m e = 9, kg (m e = mp 183 ) - de charge négative e - = - 1, On remarque que sa charge électrique est l opposée de celle du proton. L électron est à considérer comme une particule en perpétuel mouvement rapide autour du noyau. II - 2 LE NUMERO ATOMIQUE Z Le numéro atomique Z d'un atome représente aussi son nombre d'électrons. Exemples : L'atome de carbone L'atome de calcium 40 a 20 possède protons et électrons. possède 20 protons et 20 électrons. II - 3 LES OUHES ELETRONIQUES L espace qu occupent les électrons autours du noyau peut être divisé en OUHES successives, pas nécessairement sphériques et concentriques. On repère ces couches par un nombre n, et en partant du noyau on trouve les couches : n = 1, n = 2, n = 3,... A chaque couche, on associe une lettre majuscule : n lettre K L M N O P Q Ainsi, on parle alors indifféremment de la couche K ou de la couche n = 1.

4 haque couche électronique ne peut contenir qu un nombre limité d électrons. Au maximum il y a 2 n 2 électrons appartenant à la couche de rang n Ainsi la couche K (n = 1) peut contenir au plus = 2 électrons. III - LE TABLEAU PÉRIODIQUE DES ÉLÉMENTS A ce jour on a répertorié des atomes dont le numéro atomique varie de Z = 1 à Z = 105. On connaît donc une centaine d'éléments. es éléments sont classés en un TABLEAU PÉRIODIQUE dans lequel figure l'atome de l'isotope le plus répandu. (Une seule exception est faite pour l'élément chlore (l) dont 2 isotopes se trouvent à l'état naturel en quantité appréciable.) Vous remarquerez que dans ce tableau, chaque ligne correspond à une couche électronique. Il met donc en évidence le remplissage de ces couches. Pour les 10 premiers éléments du Tableau, le remplissage des couches électroniques se fait comme suit : Les électrons vont d'abord se placer dans la couche n = 1 (la plus voisine du noyau) ; quand elle est remplie, ils viennent occuper la couche n 2. Pour les éléments dont Z > 10, qui possèdent donc au moins 3 couches électroniques, le remplissage de ces couches électroniques n'est plus aussi automatique : Le remplissage d'une couche de rang n > 2 peut ne pas être complet alors qu'apparaissent des électrons sur la couche de rang n + 1 Deux adresses pour consulter un tableau périodique : : pour une impression : pour avoir une information complète sur chaque élément

5 APPLIATIONS DIRETES Application n 1 En vous aidant du Tableau Périodique, donner le symbole et la composition de l'atome pour : Z = 11 ; Z = 29 ; Z = 83. Application n 2 Quel nombre d'électrons peut contenir au maximum la couche n = 2 ; n = 3 ; n = 4? Application n 3 ompléter ce tableau en utilisant le Tableau Périodique : Nom Symbole protons neutrons nucléons Nombre d'électrons 1 alcium Hg Application n 4 ombien de couches électroniques complètes possèdent les atomes d'hydrogène (H), de lithium (Li), de sodium (Na) et de potassium (K)? Quelle est la caractéristique électronique commune de ces atomes? Application n 5 Quelle caractéristique électronique commune possèdent les atomes de néon (Ne) et d'argon (Ar)? ette caractéristique s'étend aux atomes de cette colonne sauf pour l'un d'entre eux. Lequel et pourquoi?

6 ORRETIONS DES APPLIATIONS DIRETES Application n 1 Z = 11 atome de sodium Na 11 protons - 12 neutrons - 11 électrons répartis sur 3 couches Z = 29 atome de cuivre u 29 protons - 34 neutrons - 29 électrons répartis sur 4 couches Z = 83 atome de bismuth Bi 83 protons - 12 neutrons - 83 électrons répartis sur couches Application n 2 n = 2 : ette couche peut contenir au maximum 8 électrons. n = 3 : ette couche peut contenir au maximum 18 électrons. n = 4 : ette couche peut contenir au maximum 32 électrons. Application n 3 Nom Symbole protons neutrons nucléons Nombre d'électrons 40 1 alcium a Mercure Hg Palladium Pd Zinc Zn

7 Application n 4 1 H 1 7 Li 3 23 Na K 19 : Aucune couche complète : il ne possède qu'un électron sur la 1ère couche. : 1ère couche complète. : 1ère et 2ème couche complètes. : 1ère et 2ème couche complètes. es atomes ont en commun qu'ils possèdent tous un seul électron sur leur dernière couche dite couche externe. 'est aussi le cas de tous les atomes situés dans cette colonne du tableau. Application n 5 Les atomes de néon et d'argon possèdent 8 électrons sur leur couche externe. e ne peut pas être le cas de l'atome d'hélium qui ne possède qu'une couche n = 1 qui est donc remplie avec 2 électrons.

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