Vue d’ensemble de la structure atomique
Les atomes sont constitués de particules appelées protons, neutrons et électrons, qui sont responsables de la masse et de la charge des atomes.
Objectifs d’apprentissage
Discuter des propriétés électroniques et structurelles d’un atome
Principaux points à retenir
Principaux points
- Un atome est composé de deux régions : le noyau, qui se trouve au centre de l’atome et contient des protons et des neutrons, et la région externe de l’atome, qui maintient ses électrons en orbite autour du noyau.
- Les protons et les neutrons ont approximativement la même masse, environ 1,67 × 10-24 grammes, que les scientifiques définissent comme une unité de masse atomique (amu) ou un Dalton.
- Chaque électron a une charge négative (-1) égale à la charge positive d’un proton (+1).
- Les neutrons sont des particules non chargées qui se trouvent à l’intérieur du noyau.
Termes clés
- Atome : La plus petite quantité de matière possible qui conserve son identité d’élément chimique, constituée d’un noyau entouré d’électrons.
- Proton : Particule subatomique chargée positivement faisant partie du noyau d’un atome et déterminant le numéro atomique d’un élément. Il pèse 1 amu.
- Nutron : Particule subatomique faisant partie du noyau d’un atome. Il n’a pas de charge. Sa masse est égale à celle d’un proton ou il pèse 1 amu.
Un atome est la plus petite unité de matière qui conserve toutes les propriétés chimiques d’un élément. Les atomes se combinent pour former des molécules, qui interagissent ensuite pour former des solides, des gaz ou des liquides. Par exemple, l’eau est composée d’atomes d’hydrogène et d’oxygène qui se sont combinés pour former des molécules d’eau. De nombreux processus biologiques sont consacrés à la décomposition des molécules en leurs atomes constitutifs afin qu’elles puissent être réassemblées en une molécule plus utile.
Particules atomiques
Les atomes sont constitués de trois particules de base : les protons, les électrons et les neutrons. Le noyau (centre) de l’atome contient les protons (chargés positivement) et les neutrons (sans charge). Les régions les plus extérieures de l’atome sont appelées coquilles électroniques et contiennent les électrons (chargés négativement). Les atomes ont des propriétés différentes en fonction de la disposition et du nombre de leurs particules de base.
L’atome d’hydrogène (H) ne contient qu’un proton, un électron et aucun neutron. On peut le déterminer à l’aide du numéro atomique et du numéro de masse de l’élément (voir le concept sur les numéros atomiques et les numéros de masse).
Structure d’un atome : Les éléments, comme l’hélium, représenté ici, sont constitués d’atomes. Les atomes sont constitués de protons et de neutrons situés dans le noyau, avec des électrons dans des orbitales entourant le noyau.
Masse atomique
Les protons et les neutrons ont approximativement la même masse, environ 1,67 × 10-24 grammes. Les scientifiques définissent cette quantité de masse comme une unité de masse atomique (amu) ou un Dalton. Bien que leur masse soit similaire, les protons sont chargés positivement, alors que les neutrons n’ont aucune charge. Par conséquent, le nombre de neutrons dans un atome contribue de manière significative à sa masse, mais pas à sa charge.
Les électrons ont une masse beaucoup plus faible que les protons, ne pesant que 9,11 × 10-28 grammes, soit environ 1/1800 d’une unité de masse atomique. Par conséquent, ils ne contribuent pas beaucoup à la masse atomique globale d’un élément. Lorsqu’on considère la masse atomique, il est d’usage d’ignorer la masse de tout électron et de calculer la masse de l’atome en fonction du seul nombre de protons et de neutrons.
Les électrons contribuent grandement à la charge de l’atome, car chaque électron a une charge négative égale à la charge positive d’un proton. Les scientifiques définissent ces charges comme étant « +1 » et « -1 ». Dans un atome neutre et non chargé, le nombre d’électrons en orbite autour du noyau est égal au nombre de protons à l’intérieur du noyau. Dans ces atomes, les charges positives et négatives s’annulent, ce qui conduit à un atome sans charge nette.
| Protons, Neutrons, and Electrons | |||
|---|---|---|---|
| Charge | Mass (amu) | Location | |
| Proton | +1 | 1 | nucleus |
| Neutron | 0 | 1 | nucleus |
| Electron | −1 | 0 | orbitals |
Both protons and neutrons have a mass of 1 amu and are found in the nucleus. However, protons have a charge of +1, and neutrons are uncharged. Electrons have a mass of approximately 0 amu, orbit the nucleus, and have a charge of−1.
Exploring Electron Properties: Comparez le comportement des électrons à celui d’autres particules chargées pour découvrir les propriétés des électrons telles que la charge et la masse.
Volume des atomes
En tenant compte de la taille des protons, des neutrons et des électrons, la majeure partie du volume d’un atome – plus de 99 % – est, en fait, un espace vide. Malgré tout cet espace vide, les objets solides ne passent pas simplement les uns à travers les autres. Les électrons qui entourent tous les atomes sont chargés négativement et font que les atomes se repoussent les uns les autres, empêchant les atomes d’occuper le même espace. Ces forces intermoléculaires vous empêchent de tomber à travers un objet comme votre chaise.
Interactif : Construire un atome : Construisez un atome à partir de protons, de neutrons et d’électrons, et voyez comment l’élément, la charge et la masse changent. Ensuite, jouez à un jeu pour tester vos idées !
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