Le modèle de l'atome
Le modèle atomique est le résultat d'une réflexion et d'expériences qui se sont déroulées sur plusieurs siècles et a évolué et a été modifié, tout au long de l'histoire.
I- Structure de l'atome:
1)Evolution historique:
● 400 ans avant J.-C. le philosophe grec Démocrite a considéré que la matière est constituée de petits grains indivisibles qu’il appelle atomes .Cette imagination restait dominante jusqu'à l'arrivée de Dalton en 1810 (physicien britannique) qui a supposé l’existence des atomes de formes sphériques et qu'il en existe plusieurs types qui peuvent expliquer les propriétés de la matière.
● En 1895, le britannique Thomson a proposé un modèle de l’atome dans lequel l'atome est une boule électriquement neutre remplie d’une substance chargée positivement et d’électrons charges négativement .
● En 1907 Thomson demande à son élève Rutherford de vérifier l'exactitude de son modèle atomique qui à l'aide de sa célèbre expérience dans laquelle il a bonbardé une mince feuille d’or un faisceau de particules alpha il a mis en evidence l'existence du noyau atomique et il a proposé le modèle plannétaire de l'atome.( un noyau positif chargé positivement autour duquel gravitent des electrons).
● En 1913 le modèle de Bohr considère les électrons tournent autour du noyau selon des orbites de rayon défini , pas tous identiques et pas tous contenus dans le même plan .
● Le modèle actuel de l'atome est donné en 1925 par deux savants : Schrödinger et Louis de Broglie:
ils ont admis que la notion d’orbite n’a plus de sens pour un électron dans un atome . Les electrons forment un nuage qui entoure le noyau ,ils tournent autour du noyau de façon aléatoire et désordonnée. On parle de chance de trouvé l’électron à une distance donnée du noyau (modèle probabiliste) .
2)Constituants de l'atome:
3) Constituants du noyau atomique:
Le noyau atomique est chargé positivement il occupe un espace très petit et il contient, presque toute la masse de l'atome.
Les constituants du noyau atomique s'appellent les nucléons: ce sont les protons et les neutrons.
Le proton est chargé positivement ,chaque protons porte une charge q= +e = +1,6.10-19C, la masse du proton st :mp=1,673 x 10-27 kg.
Le neutron est électriquement neutre , sa charge q=0, la masse du neutron est :mn=1,675x 10-27 kg.
4)Symbole du noyau atomique:
On représente le noyau atomique par le symbole suivant :
www.chtoukaphysique.com
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L'atome étant électriquement neutre , le nombre d'électrons d'un atome autour de son noyau est égale au nombre de protons dans le noyau .On dit que l'électroneutralité est vérifiée pour tout atome .
On note : charge des protons + charge des électrons = 0 + Z.e-Z.e=0 qp+ qe- =0
se compose de 11 nucléons ( 5protons +6neutrons) 115B Exemple 1 : le noyau de l'atome autour autour duquel tournent 5 électrons.:
Exemple 2:
Exercice d'application :
Correction:
1) 63 représente le nombre de masse A=63 et 29 représente le numéro atomique Z=29.
...
2) Généralement on a :
Le nombre de neutrons N=A-Z=63-29=34
Donc l'atome contient 29 protons 34neutrons et 29 électrons.
...
1,6.10-19 = - 4,64.10-18C 3) charge des électrons : qe-= -Z.e= - 29 1,6.10-19=+ 4,64.10-18C
charge des protons: qp= +Z.e = + 29
On a : qp+ qe- =0 donc l'atome est électriquement neutre.
...
4) On sait que l'atome est électriquement neutre. donc : qp+ qe- =0 donc la charge des protons est : qp=- qe- = 2,08.10-18C 10 13
. 6 , 1
10 08 , 2
19 18
e
Z qp or : qp=Z.e donc :
contient 13 protons 14 neutrons , autour duquel tournent 13 électrons.1327A Le noyau de l'atome d'aluminium noté :
5) Masse de l'atome :
Exercice d'application :
Correction:
conclusion : masse de l'atome = masse du noyau.
II-L'élement chimique:
1) Définition:
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L’élément chimique est l’ensemble des entités chimiques caractérisées par le même numéro atomique Z.
Chaque élément chimique est représenté par un symbole chimique.
2) Les isotopes d'un élément chimique:
Les isotopes d'un élément chimique sont des atomes ayant le même nombre de protons mais un nombre de neutrons différent, c'est à dire qu'ils ont le même numéro atomique et des nombres de masses différents.
Exemples : le carbone possède trois isotopes : 126C,136C et 146C.
3) Les ions:
Un ion est un atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.
Un atome qui perd des électrons devient chargé positivement est un cation. Ex : Na+ ; Mg2+ ; Al3+. Un atome qui gagne des électrons devient chargé négativement est un anion. Ex : Cl- ; O2-.
4)Conservation de l'élément chimique:
Aucours d'une réaction chimique les éléments chimiques présents avant la transformation chimique sont aussi présents après la transformation : on dit qu'il y a conservation de l'élément chimique .
III-Répartition éléctronique :
1) Notion de couches éléctroniques:
Les éléctrons d'un atome sont répartis sur différentes couches autour du noyau .Ces couches sont notées
successivement (K, L , M, N, ………) .Mais dans cette étude on va se limiter sur la répartition des éléctrons sur les trois premières couches (K, L , M ) ,c'est-à-dire pour les atomes ayant des éléments chimiques ayant un nombre atomique 1Z18.
2) Règles de remplissage:
■ La première règle:
-Chaque couche éléctronique ne peut contenir qu'un nombre limité d'éléctrons 2.n2 (n : le nombre de la couches):
- pour la 1ère couche 2.(1)2 2 donc 2 éléctrons aux maximum pour la couche K.
- pour la 2ème couche 2.(2)2 8 donc 8 éléctrons aux maximum pour la couche L.
- pour la 3ème couche 2.(3)2 18 donc 18 éléctrons aux maximum pour la couche M.
- pour la 4ème
couche 2.(4)2 36 donc 36 éléctrons aux maximum pour la couche N.
Toute couche qui contient un nombre maximum d'électrons est dite saturée.
■ La deuxième règle:
Pour répartir les éléctrons d'un atome sur les couches éléctroniques on commence par remplir la couche K par 2 éléctrons qui devient saturée puis on remplis la couche L jusqu'à la saturation ensuite on passe à la couche M .
Remarque: La dernière couche occupée par les éléctrons s'appelle la couche externe et les éléctrons de la couche externe s'appellent les éléctrons de valence.
Exemples:
