Fiche de révision : Structure et calculs de l’atome

📋 Plan du Cours

1. Structure et ordres de grandeur atomiques
2. Composition et notation du noyau
3. Écriture scientifique et puissances
4. Comparaisons et applications numériques

📖 1. Structure et ordres de grandeur atomiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Structure lacunaire : Constitué d’un noyau central très dense autour duquel évoluent des électrons dans un vaste espace vide, ce qui lui confère une structure lacunaire.

★ À maîtriser

• La taille typique d’un atome est d’environ 0,1 nm, soit $10^{-10}\,\mathrm{m}$.

Compléments

• La taille typique d’un noyau est d’environ 1 fm, soit $10^{-15}\,\mathrm{m}$.

• La masse typique d’un atome est comprise entre $10^{-27}\,\mathrm{kg}$ et $10^{-25}\,\mathrm{kg}$.

💡 Astuce mémo

Le noyau est minuscule et dense ; l’atome est vaste et lacunaire.

📖 2. Composition et notation du noyau

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléon : Particule du noyau, qui peut être un proton de charge positive ou un neutron de charge nulle.

★ À maîtriser

📌 Dans la notation conventionnelle $^{A}_{Z}X$, X est le symbole chimique, A le nombre total de nucléons et Z le nombre de protons, appelé numéro atomique ou nombre de charge.

📐 Formule - Le nombre de neutrons d’un noyau est $N=A-Z$.

Compléments

• Le noyau $^{23}_{11}\mathrm{Na}$ contient 11 protons et 12 neutrons, et l’atome neutre correspondant possède 11 électrons.

📖 3. Écriture scientifique et puissances

🔑 Notions clés & Définitions

• Écriture scientifique : Forme $a\times10^n$, avec $1\leq |a|<10$ et n entier relatif.

📝 Points essentiels

📐 Formule - Le produit de deux puissances de 10 vérifie $10^a\times10^b=10^{a+b}$.

📐 Formule - Le quotient de deux puissances de 10 vérifie $\frac{10^a}{10^b}=10^{a-b}$.

📐 Formule - La puissance d’une puissance de 10 vérifie $(10^a)^b=10^{a\times b}$.

📖 4. Comparaisons et applications numériques

★ À maîtriser

📐 Formule - Le rapport du diamètre de l’atome à celui du noyau vaut $\frac{D_{\mathrm{atome}}}{d_{\mathrm{noyau}}}=\frac{10^{-10}\,\mathrm{m}}{10^{-15}\,\mathrm{m}}=10^5=100\,000$.

📐 Formule - La masse d’un proton ou d’un neutron est environ 1836 fois celle d’un électron, donc $m_{\mathrm{atome}}=m_{\mathrm{noyau}}+m_{\mathrm{électrons}}\approx m_{\mathrm{noyau}}$.

📌 Avant de calculer le quotient de deux grandeurs, il faut les convertir dans la même unité ; le quotient de deux grandeurs de même unité n’a pas d’unité.

Compléments

• Le rayon d’un atome d’hydrogène de 0,053 nm s’écrit $5{,}3\times10^{-11}\,\mathrm{m}$.

• Le rapport d’une masse de noyau de $3{,}34\times10^{-26}\,\mathrm{kg}$ à une masse d’électron de $9{,}1\times10^{-31}\,\mathrm{kg}$ vaut $3{,}67\times10^4$, soit environ 36 700.

💡 Astuce mémo

Les électrons sont très légers → la masse de l’atome est concentrée dans le noyau.

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison du diamètre de l’atome et du noyau