QCM : Masse et dimensions de l’atome (12 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Que représente le nombre de masse AA d’un atome ?

La charge électrique du noyau
Le nombre de protons du noyau
Le nombre total de nucléons du noyau
Le nombre total d’électrons de l’atome

Le nombre total de nucléons du noyau

Explication

Le nombre de masse AA correspond à la somme des protons et des neutrons, c’est-à-dire au nombre total de nucléons. Le nombre de protons seul est donné par le numéro atomique ZZ.

2. Pour un atome électriquement neutre, que permet d’indiquer le numéro atomique ZZ ?

La masse totale des particules du noyau
Le nombre de neutrons et le nombre d’électrons
Le nombre de protons et le nombre d’électrons
Le nombre total de nucléons du noyau

Le nombre de protons et le nombre d’électrons

Explication

Le numéro atomique ZZ est égal au nombre de protons et, dans un atome neutre, au nombre d’électrons. Le nombre total de nucléons correspond plutôt au nombre de masse AA.

3. Combien de protons et de neutrons contient le noyau noté 1327Al^{27}_{13}\mathrm{Al} ?

13 protons et 27 neutrons
27 protons et 13 neutrons
14 protons et 13 neutrons
13 protons et 14 neutrons

13 protons et 14 neutrons

Explication

Dans cette notation, Z=13Z=13 donne le nombre de protons et A−Z=27−13=14A-Z=27-13=14 donne le nombre de neutrons. Les valeurs AA et ZZ ne désignent donc pas directement le même constituant.

4. Quelle masse faut-il attribuer approximativement à un nucléon, qu’il s’agisse d’un proton ou d’un neutron ?

9,11×10−31 kg9,11 \times 10^{-31}\ \text{kg}
1,67×10−27 kg1,67 \times 10^{-27}\ \text{kg}
9,11×10−27 kg9,11 \times 10^{-27}\ \text{kg}
1,67×10−29 kg1,67 \times 10^{-29}\ \text{kg}

$$1,67 \times 10^{-27}\ \text{kg}$$

Explication

La masse approximative d’un proton ou d’un neutron est 1,67×10−27 kg1,67 \times 10^{-27}\ \text{kg}. La valeur 9,11×10−31 kg9,11 \times 10^{-31}\ \text{kg} correspond à la masse d’un électron.

5. Quelle est la masse approximative d’un électron ?

9,11×10−31 kg9,11 \times 10^{-31}\ \text{kg}
9,11×10−29 kg9,11 \times 10^{-29}\ \text{kg}
1,67×10−27 kg1,67 \times 10^{-27}\ \text{kg}
1,67×10−31 kg1,67 \times 10^{-31}\ \text{kg}

$$9,11 \times 10^{-31}\ \text{kg}$$

Explication

La masse d’un électron vaut environ 9,11×10−31 kg9,11 \times 10^{-31}\ \text{kg}. La masse 1,67×10−27 kg1,67 \times 10^{-27}\ \text{kg} est celle d’un nucléon, donc elle est beaucoup plus grande.

6. Dans un atome d’aluminium, quelle comparaison entre la masse des électrons et celle du noyau est correcte ?

La masse des électrons est très inférieure à celle du noyau
La masse des électrons représente environ la moitié de celle du noyau
La masse des électrons est presque égale à celle du noyau
La masse des électrons est supérieure à celle du noyau

La masse des électrons est très inférieure à celle du noyau

Explication

Les 13 électrons de l’aluminium ont une masse totale d’environ 1,18×10−29 kg1,18 \times 10^{-29}\ \text{kg}, contre environ 4,51×10−26 kg4,51 \times 10^{-26}\ \text{kg} pour le noyau. La contribution des électrons est donc très faible devant celle du noyau.

7. Quelle relation permet d’estimer la masse d’un atome lorsque la masse des électrons est négligeable ?

matome≈A+mnucleˊonm_{\text{atome}} \approx A + m_{\text{nucléon}}
matome≈Z×mnucleˊonm_{\text{atome}} \approx Z \times m_{\text{nucléon}}
matome≈Z×meˊlectronm_{\text{atome}} \approx Z \times m_{\text{électron}}
matome≈A×mnucleˊonm_{\text{atome}} \approx A \times m_{\text{nucléon}}

$$m_{\text{atome}} \approx A \times m_{\text{nucléon}}$$

Explication

L’estimation repose sur le nombre total de nucléons, soit AA, multiplié par la masse d’un nucléon. Le numéro atomique ZZ ne compte que les protons et ne suffit donc pas à estimer la masse totale du noyau.

8. Quelle suite d’étapes convient pour calculer la masse approximative d’un atome ?

Identifier ZZ, le multiplier par la masse d’un électron, puis arrondir au dixième
Additionner les protons et les électrons, puis diviser la masse obtenue par AA
Identifier AA, le multiplier par la masse d’un nucléon, puis écrire le résultat en notation scientifique
Compter les électrons, soustraire les neutrons, puis convertir le résultat en grammes

Identifier $$A$$, le multiplier par la masse d’un nucléon, puis écrire le résultat en notation scientifique

Explication

Le calcul approximatif utilise d’abord le nombre de masse AA, puis la relation matome≈A×mnucleˊonm_{\text{atome}} \approx A \times m_{\text{nucléon}}, avant de présenter le résultat en notation scientifique. Utiliser ZZ ou la masse des électrons ne correspond pas à cette approximation.

9. Quelle est la masse approximative d’un atome de cuivre dont le nombre de masse est A=63A=63 ?

6,30×10−27 kg6,30 \times 10^{-27}\ \text{kg}
1,05×10−25 kg1,05 \times 10^{-25}\ \text{kg}
1,67×10−25 kg1,67 \times 10^{-25}\ \text{kg}
1,05×10−27 kg1,05 \times 10^{-27}\ \text{kg}

$$1,05 \times 10^{-25}\ \text{kg}$$

Explication

On applique mCu≈A×mnucleˊonm_{\text{Cu}} \approx A \times m_{\text{nucléon}}, soit 63×1,67×10−27=1,05×10−25 kg63 \times 1,67 \times 10^{-27}=1,05 \times 10^{-25}\ \text{kg}. La valeur obtenue dépend du nombre total de nucléons et non du nombre d’électrons.

10. Quel ordre de grandeur correspond au diamètre d’un atome ?

10−10 m10^{-10}\ \text{m}
10−6 m10^{-6}\ \text{m}
10−12 m10^{-12}\ \text{m}
10−15 m10^{-15}\ \text{m}

$$10^{-10}\ \text{m}$$

Explication

Le diamètre atomique est de l’ordre de 0,1 nm0{,}1\ \text{nm}, soit 10−10 m10^{-10}\ \text{m}. La valeur 10−15 m10^{-15}\ \text{m} décrit plutôt l’ordre de grandeur du diamètre du noyau.

11. Un atome et son noyau ayant respectivement des diamètres de l’ordre de 10−10 m10^{-10}\ \text{m} et 10−15 m10^{-15}\ \text{m}, quel rapport entre ces diamètres obtient-on ?

Environ 100 000100\,000
Environ 1 000 0001\,000\,000
Environ 10 00010\,000
Environ 100100

Environ $$100\,000$$

Explication

Le rapport vaut 10−10/10−15=10510^{-10}/10^{-15}=10^5, donc le diamètre de l’atome est environ 100 000100\,000 fois supérieur à celui du noyau. Le rapport 10 00010\,000 sous-estime ainsi l’écart entre les deux dimensions.

12. Quelle description rend compte de la structure spatiale d’un atome ?

L’atome est principalement rempli de matière, tandis que sa masse est répartie dans l’ensemble de son volume.
L’atome est principalement constitué de vide, car son noyau et ses constituants occupent une grande partie de son diamètre.
L’atome est principalement constitué de vide, tandis que sa masse est concentrée dans une très petite région centrale.
L’atome contient un noyau volumineux, tandis que ses électrons occupent une région très réduite autour de lui.

L’atome est principalement constitué de vide, tandis que sa masse est concentrée dans une très petite région centrale.

Explication

Le noyau et les constituants de l’atome occupent une région très petite par rapport à son diamètre total, ce qui explique que l’atome soit principalement constitué de vide; sa masse est toutefois concentrée dans le noyau. L’idée d’un noyau occupant une grande partie du diamètre contredit les ordres de grandeur atomiques et nucléaires.

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les réponses avec 24 flashcards sur Masse et dimensions de l’atome.

Qu'est-ce que le nombre de masse A ?

Le nombre total de nucléons dans le noyau.

Que représente le numéro atomique Z ?

Le nombre de protons dans le noyau.

Pour un atome neutre, que représente aussi le numéro atomique Z ?

Le nombre d’électrons autour du noyau.

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Consultez la fiche de révision complète sur Masse et dimensions de l’atome.

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