Fiche de révision : Structure et modèles de l’atome

📋 Plan du Cours

1. Évolution des modèles atomiques
2. Composition et charges de l’atome
3. Notation et masse du noyau
4. Dimensions de l’atome
5. Lewis et classification périodique

📅 Repères chronologiques

1. 430 av. J.-C.Démocrite affirme que toute matière est constituée de particules très petites appelées atomes, terme issu de « a-tomos ».
2. 1803John Dalton propose le modèle de la boule de billard, dans lequel les atomes sont des sphères pleines.
3. 1897Thomson découvre l’électron et propose un modèle où des électrons négatifs sont inclus dans une sphère positive, ce qui rend l’atome neutre.
4. 1924-1930Plusieurs scientifiques élaborent le modèle quantique de l’atome, où les électrons ne sont plus localisés mais forment un nuage électronique.
5. 1932Chadwick découvre le neutron.

📖 1. Évolution des modèles atomiques

★ À maîtriser

• Dans le modèle planétaire de Rutherford, les électrons tournent autour du noyau comme les planètes autour du Soleil, et Rutherford découvre le noyau et choisit le mot « proton ».

Compléments

• Dans le modèle de Bohr, les trajectoires des électrons ne sont plus coplanaires. - Niels Bohr

💡 Astuce mémo

Boule de billard → pudding → modèle planétaire → modèle quantique

📖 2. Composition et charges de l’atome

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléons : Protons et neutrons qui constituent le noyau atomique.

★ À maîtriser

• Un atome est constitué d’un noyau contenant des protons et des neutrons, ainsi que d’électrons qui tournent autour du noyau.

• Le proton porte la charge électrique +e, soit 1,6 × 10⁻¹⁹ C, le neutron est neutre et l’électron porte la charge −e, soit −1,6 × 10⁻¹⁹ C.

📌 Un atome contient autant de protons que d’électrons et est donc électriquement neutre.

Compléments

• Le proton et le neutron ont chacun une masse d’environ 1,7 × 10⁻²⁷ kg, tandis que la masse de l’électron est de 9,1 × 10⁻³¹ kg.

• La masse de l’électron est environ 2000 fois plus petite que celle d’un nucléon et peut être considérée comme négligeable dans le calcul de la masse de l’atome.

💡 Astuce mémo

Proton positif, électron négatif, neutron neutre

📖 3. Notation et masse du noyau

🔑 Notions clés & Définitions

• Notation nucléaire : La notation nucléaire d’un atome s’écrit $^{A}_{Z}X$, où X est le symbole de l’atome, Z son numéro atomique et A son nombre de nucléons.

★ À maîtriser

• Dans la notation nucléaire $^{A}_{Z}X$, Z est le nombre de protons et A est le nombre total de protons et de neutrons.

• Le nombre de neutrons d’un atome est $A-Z$, où A est le nombre de nucléons et Z le nombre de protons.

📐 Formule - En négligeant la masse des électrons, la masse d’un atome est approximativement $m_{\text{atome}}=A\times m_{\text{nucléon}}$.

Compléments

• L’atome $^{23}_{11}\mathrm{Na}$ contient 23 nucléons, 11 protons, 12 neutrons et 11 électrons.

• La masse de l’atome $^{23}_{11}\mathrm{Na}$ est $23\times1{,}7\times10^{-27}=3{,}91\times10^{-26}\ \text{kg}$.

📖 4. Dimensions de l’atome

★ À maîtriser

• Le rayon du noyau est de 0,5 × 10⁻¹⁵ m et celui de l’atome est de 0,5 × 10⁻¹⁰ m.

📐 Formule - Le rapport entre le rayon de l’atome et celui du noyau vaut $\frac{R_{\text{atome}}}{R_{\text{noyau}}}=10^{5}$, soit 100 000.

Compléments

• Si le noyau avait un rayon de 4 cm, comme une orange, le rayon de l’atome correspondant serait de 4 km.

💡 Astuce mémo

Un noyau de la taille d’une orange correspond à un atome de 4 km de rayon

📖 5. Lewis et classification périodique

★ À maîtriser

• Dans la représentation de Lewis, les électrons de la couche externe sont représentés comme des électrons célibataires ou des doublets non liants.

• Dans la représentation de Lewis, un électron célibataire est représenté par un point et peut établir une liaison avec un autre atome.

Compléments

• Dans la représentation de Lewis, un doublet non liant est représenté par un trait autour du symbole de l’atome.

• La classification périodique réduite présentée comprend les colonnes 1, 2 et 13 à 18, ainsi que les périodes K à N.

• Dans la classification périodique réduite, l’hydrogène est en période 1 et colonne 1, le carbone en période 2 et colonne 4, et l’oxygène en période 2 et colonne 6.

• Dans la classification périodique réduite, le fluor est en période 2 et colonne 7, le néon en période 2 et colonne 8, le magnésium en période 3 et colonne 2, et l’aluminium en période 3 et colonne 3.

💡 Astuce mémo

Point pour l’électron célibataire, trait pour le doublet non liant