Structure de l'Atome : Numéro Atomique et Nombre de Masse
Comprendre la Structure de l'Atome
Toute la matière qui nous entoure est composée d'atomes. Chaque atome est constitué d'un noyau central et d'électrons qui gravitent autour. Le noyau lui-même contient des particules appelées protons et neutrons. Pour décrire un atome, on utilise deux nombres importants : le numéro atomique Z, qui correspond au nombre de protons, et le nombre de masse A, qui correspond au nombre total de particules dans le noyau (protons + neutrons).
Données de l'étude
Schéma : Modèle de l'atome de Lithium
Modèle simplifié montrant le noyau (protons, neutrons) et les électrons.
| Élément | Symbole | Numéro Atomique (Z) | Nombre de Masse (A) | Nb. de Protons | Nb. de Neutrons | Nb. d'Électrons |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Carbone | \(^{12}_{6}\text{C}\) | 6 | 12 | ? | ? | ? |
| Sodium | ? | 11 | 23 | ? | ? | ? |
| Ion Fluorure | \(^{19}_{9}\text{F}^-\) | 9 | 19 | ? | ? | ? |
Questions à traiter
- Déterminer la composition de l'atome de Carbone (nombre de protons, de neutrons et d'électrons).
- Donner la notation symbolique complète (\(^{A}_{Z}\text{X}\)) de l'atome de Sodium et déterminer sa composition.
- Expliquer pourquoi l'atome de Carbone et l'atome de Sodium sont électriquement neutres.
- Déterminer la composition de l'ion Fluorure \(F^-\). Est-il électriquement neutre ? Justifier.
Correction : Comprendre la Structure de l'Atome
Question 1 : Composition de l'atome de Carbone (\(^{12}_{6}\text{C}\))
Principe :
Le numéro atomique Z (en bas à gauche) donne le nombre de protons. Le nombre de masse A (en haut à gauche) donne le nombre total de particules dans le noyau (protons + neutrons). Dans un atome électriquement neutre, le nombre d'électrons est égal au nombre de protons.
Formule(s) utilisée(s) :
Données spécifiques :
- Pour le Carbone : \(Z = 6\) et \(A = 12\)
Calcul :
L'atome de Carbone est neutre, donc il a autant d'électrons que de protons.
- 6 protons
- 6 neutrons
- 6 électrons
Quiz Intermédiaire 1 : À quoi correspond le numéro atomique Z ?
Question 2 : Notation et composition de l'atome de Sodium
Principe :
Le symbole de l'élément Sodium est "Na". On utilise les valeurs de A et Z fournies dans le tableau pour écrire la notation complète, puis on applique les mêmes règles que pour la question 1 pour trouver sa composition.
Données spécifiques :
- Pour le Sodium (Na) : \(Z = 11\) et \(A = 23\)
Calcul et Notation :
La notation symbolique est \(^{A}_{Z}\text{X}\). Avec X=Na, A=23 et Z=11, on obtient :
Calcul de la composition :
- 11 protons
- 12 neutrons
- 11 électrons
Quiz Intermédiaire 2 : Comment calcule-t-on le nombre de neutrons (N) ?
Question 3 : Neutralité électrique des atomes
Principe :
La charge électrique est portée par les protons (charge positive, +1) et les électrons (charge négative, -1). Les neutrons n'ont pas de charge. Un atome est électriquement neutre si le nombre de charges positives (protons) est égal au nombre de charges négatives (électrons), ce qui annule la charge globale.
Justification :
Question 4 : Composition de l'ion Fluorure (\(^{19}_{9}\text{F}^-\))
Principe :
Un ion est un atome qui a gagné ou perdu un ou plusieurs électrons. Il n'est donc plus électriquement neutre. La composition du noyau (protons, neutrons) reste inchangée. Le signe "-" en exposant indique que l'atome a gagné un électron (une charge négative supplémentaire).
Données spécifiques :
- Pour le Fluor (F) : \(Z = 9\) et \(A = 19\)
- L'ion est \(F^-\), ce qui signifie une charge de -1, donc 1 électron a été gagné.
Calcul :
Vérification de la charge : 9 protons (+9) et 10 électrons (-10). Charge totale = (+9) + (-10) = -1. Cela correspond bien à la notation \(F^-\).
Quiz Intermédiaire 3 : Un ion qui a perdu des électrons est appelé :
Quiz Rapide : Testez vos connaissances
1. Un atome est défini par son nombre de :
2. L'atome d'Uranium \(^{235}_{92}\text{U}\) contient :
3. L'ion Magnésium \( \text{Mg}^{2+} \) (Z=12) est un atome de magnésium qui a :
Glossaire
- Numéro Atomique (Z)
- Nombre de protons dans le noyau d'un atome. C'est ce numéro qui définit l'élément chimique (ex: tous les atomes avec Z=6 sont des atomes de Carbone).
- Nombre de Masse (A)
- Nombre total de nucléons (protons + neutrons) dans le noyau d'un atome.
- Proton
- Particule du noyau atomique portant une charge électrique positive (+1).
- Neutron
- Particule du noyau atomique qui est électriquement neutre (pas de charge).
- Électron
- Particule qui gravite autour du noyau et qui porte une charge électrique négative (-1).
- Atome (neutre)
- Entité chimique électriquement neutre, contenant autant de protons que d'électrons.
- Ion
- Atome (ou groupe d'atomes) qui a gagné ou perdu un ou plusieurs électrons et qui porte donc une charge électrique. S'il est positif, c'est un cation. S'il est négatif, c'est un anion.
- Isotopes
- Atomes qui ont le même numéro atomique Z (même nombre de protons) mais un nombre de masse A différent (nombre de neutrons différent). Ex: Carbone 12 (\(^{12}_{6}\text{C}\)) et Carbone 14 (\(^{14}_{6}\text{C}\)).
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