L'atome est la plus petite particule qui caractérise un élément chimique. Il est composé d'un noyau central et d'un cortège d'électrons qui gravitent autour de ce noyau.
Atome
La plus petite particule de matière qui conserve les propriétés d'un élément chimique.
Noyau atomique
Partie centrale de l'atome, très dense, contenant les protons et les neutrons. Il concentre presque toute la masse de l'atome.
Électron
Particule subatomique chargée négativement, gravitant autour du noyau.
Nucléons
Nom générique donné aux particules constituant le noyau : protons et neutrons.
Numéro atomique (Z)
Nombre de protons dans le noyau d'un atome, qui définit l'élément chimique.
La structure fondamentale de l'atome Un atome est constitué de deux parties principales : le noyau et le cortège électronique. Le noyau est au centre et contient des protons (charge positive) et des neutrons (pas de charge). Autour du noyau, les électrons (charge négative) se déplacent. La masse de l'atome est principalement concentrée dans son noyau. Un atome est électriquement neutre, ce qui signifie qu'il contient autant de protons que d'électrons.
Modèle simplifié de l'atome
Symbolisation et composition du noyau Chaque atome est caractérisé par son numéro atomique (Z) et son nombre de masse (A). Le numéro atomique (Z) représente le nombre de protons dans le noyau. C'est ce nombre qui définit l'élément chimique. Le nombre de masse (A) est le nombre total de nucléons (protons + neutrons) dans le noyau. Pour trouver le nombre de neutrons, on calcule A - Z.
L'organisation électronique Les électrons ne gravitent pas de manière désordonnée autour du noyau. Ils se répartissent en couches électroniques, désignées par des lettres (K, L, M...). Chaque couche ne peut contenir qu'un nombre limité d'électrons : la couche K peut en contenir 2, la couche L 8, et la couche M 18. Les couches sont remplies de l'intérieur vers l'extérieur. La dernière couche occupée est appelée couche externe, et ses électrons sont les électrons périphériques.
Pour une description plus précise, les couches sont divisées en sous-couches (s, p, d, f) qui peuvent contenir un nombre spécifique d'électrons : 2 pour la sous-couche s, 6 pour p, 10 pour d et 14 pour f. L'ordre de remplissage des sous-couches est donné par le diagramme de Klechkowski.
Diagramme de Klechkowski pour le remplissage des sous-couches électroniques
Les isotopes Les isotopes sont des atomes d'un même élément chimique (donc avec le même nombre de protons Z) mais qui ont un nombre de neutrons différent. Par conséquent, ils ont des nombres de masse (A) différents. Certains isotopes sont stables, d'autres sont instables et radioactifs.
La radioactivité et la désintégration La radioactivité est un phénomène naturel où un noyau atomique instable se transforme spontanément en un noyau plus stable en émettant des particules (alpha, bêta) et/ou un rayonnement (gamma). Ce processus est appelé désintégration radioactive.
Le temps de demi-vie (noté t1/2) est une caractéristique importante de la radioactivité. C'est le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux radioactifs d'un échantillon se désintègrent. Chaque isotope radioactif a son propre temps de demi-vie.
Loi de décroissance radioactive
Formule du temps de demi-vie
Courbe de décroissance radioactive et temps de demi-vie
A retenir :
- L'atome est composé d'un noyau (protons et neutrons) et d'un cortège électronique (électrons).
- Les protons sont chargés positivement, les neutrons sont neutres, les électrons sont chargés négativement.
- Le numéro atomique (Z) est le nombre de protons et définit l'élément. Le nombre de masse (A) est le nombre de nucléons (protons + neutrons).
- Les électrons se répartissent en couches (K, L, M...) et sous-couches (s, p, d, f) selon des règles précises (diagramme de Klechkowski).
- Les isotopes sont des atomes du même élément (même Z) mais avec un nombre de neutrons différent (donc A différent).
- La radioactivité est la désintégration spontanée de noyaux instables, émettant des particules (alpha, bêta) ou des rayonnements (gamma).
- Le temps de demi-vie (t1/2) est le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux radioactifs d'un échantillon se désintègrent.