○ Exploiter des données de cours pour résoudre des exercices.

○ Assimiler ainsi les connaissances de base sur la constitution de la matière.

○ Travailler sur les ordres de grandeur.

○ Manipuler les changements d'unités.

 

I ) Généralités sur l'atome

Présentation

« La matière qui nous entoure est constituée de molécules elles-mêmes constituées d'atomes. »

 

Exemples : H2O et CO2 ( Voir les modèles moléculaires ).

 

Constitution de l'atome

 

« L'atome est constitué d'un noyau autour duquel des électrons sont en mouvement. »

 

○ Petit historique sur le modèle de l'atome.... Modèle à retenir : le modèle statistique (Voir plus bas).

○ Les électrons portent une charge négative notée -e.

○ Le noyau est lui-même constitué de 2 types de particules :

 

  • Des protons qui portent une charge positive ; notée +e.
  • Des neutrons ( neutres ; ne portent pas de charge ).

 

Remarque : e = 1,6 . 10-19 Coulombs ( unité internationale ) est appelée charge élémentaire.

 

« Un atome est toujours globalement neutre. »

 

C'est ce type de représentation de l'atome ( ici exemple de l'hydrogène ) qu'il faut désormais avoir en tête :

 

Chaque point représente une position possible de l'électron. Plus la densité de points est grande, plus la probabilité de présence de l'électron à cet endroit est grande.

 

Remarque : Cette représentation statistique de l'atome est ce qu'on appelle un modèle de l'atome. C'est à dire que c'est la représentation qui semble traduire le mieux la réalité au vu des connaissances actuelles.

 

Symbole d'un Noyau

 

« La notation symbolique résume les informations concernant la composition d'un noyau. »

 

Le nombre de nucléons du noyau est noté A ( et appelé aussi nombre de masse ). Le nombre de nucléons est égal à la comme des protons et des neutrons.

Le nombre de protons du noyau est noté Z et est appelé numéro atomique ou nombre de charge. Le noyau est alors noté :

 

 

Notion d'élément et d'isotopes

 

 

Rappel des conclusions du TP sur le cuivre : On a observé le cuivre sous deux aspects très divers : du cuivre métal rouge et des ions cuivre bleus en solution.

 

L'exercice suivant va nous permettre de trouver le point commun à ces deux formes de cuivre qui font parties de ce qu'on appelle « l'élément cuivre ». On profitera de cet exercice pour définir aussi la notion d'isotopie.

 

Dans la nature, on peut trouver du cuivre métal. On dit que le cuivre existe à l'état natif. Dans le cuivre métal, on trouve deux sortes d'atomes dont voici les symboles des noyaux respectifs :

→ 6329Cu & 6429Cu.

 

On a aussi vu en TP que, par réaction chimique, on peut transformer des atomes de cuivre ( - cuivre métal ) en ions cuivre notés Cu2+ en solution aqueuse.

 

1°) Donnez la composition des atomes constituant le cuivre métal.

→ Un Atome de Cuivre métal peut être constituée de :

○ 63 nucléons dont 29 protons et 34 neutrons. Il est également composé de 29 électrons.

○ 63 nucléons dont 29 protons et 35 neutrons. Il est également composé de 29 électrons.

 

2°) Dans la notation Cu2+, que signifie le « 2+ » ? Qu'on donc « perdu » les atomes de cuivre quand ils ont été transformés en ions cuivre ? Déduisez-en la composition de deux types d'ions qu'on obtient par transformation du cuivre métal.

→ Dans la notation Cu2+, le « 2+ » signifie que l'ion est chargé positivement deux fois. C'est à dire qu'il lui manque deux électrons de moins que de protons. On obtient donc un ion composé de 29 protons de 34 ou 35 nucléons, et de 27 électrons.

 

3°) Quel est le point commun aux quatre espèces chimiques rencontrés précédemment ?

→ Ils ont le même nombre de protons.

 

4°) Déduisez-en ce qui caractérise l'élément cuivre.

→ C'est donc son nombre de protons qui le caractérise.

 

5°) Les deux atomes de cuivre contenus dans le cuivre métal sont deux isotopes de l'élément cuivre. Que sont donc deux isotopes de l'élément cuivre ?

→ Deux isotopes sont deux atomes ou ions qui ont le même numéro atomique ( même nombre de protons ) mais un nombre de masse différents ( nombre de nucléons qui diffère ). Ils appartiennent néanmoins, tout deux, au même élément.

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Clément M

Freelancer et pilote, j'espère atteindre la sagesse en partageant le savoir que j'ai acquis lors de mes voyages au volant de ma berline. Curieux scientifique, ma soif de découverte n'a d'égale que la durée de demie-vie du bismuth 209.

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