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Comment se décompose la matière du ponde qui nous entoure ?

Par Clément M le 09/01/2009 Ressources > Physique-Chimie > Seconde > Atomes, Éléments et Isotopes

○ 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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