I / Les particules élémentaires

L'essentiel de la matière présete dans l'univers est constituée des 3 particules élémentaires : électrons, protons et neutrons.

Dans la matière solide, liquide ou gazeuse, ces trois "briques" de base sont organisées au sein de structures microscopique : les atomes, les ions et les molécules.

B) Caractéristique des particule élémentaires

masse charge életrique
électrons me= 9,109x10-31 kg qe=-e=-1,602x10-19 C
protons mp=1,673x10-27 kg qp=e=1,602x10-19 C
neutrons mn=1,675x10-27 kg
0

Le proton et l'électron portent, en valeur absolue, la même charge électrique appelée charge électrique élémentaire e.

e=1,602x10-19 C

mp±mn      et       me±mp/1836±mn/1836

B) Structure de l'atome

L'atome est électriquement neutre.il est composé d'un noyau autour duquel gravitent des électrons constituant le nuage électronique.

°Le noyau atomique est un assemblage de A nucléons ( N netrons et Z protons) : A=Z+N. La charge du noyau est Z e.

Un noyau est représenté par AZX; X étant le symbole de l'élément chimique de numéro atomique Z.

exemple : le noyau de sodium 2311Na est formé de 11 protons et 12 neutrons.

°Le nuage électronique comporte Z électrons. La charge totale -Z e du nuage électronique compense exactement la charge Z e du noyau.

/!\\ Le numéro atomique Z est aussi appelé nombre de charge.

°La masse de l'atome est pratiquement égale à celle de son noyau puisque l'électron a une masse négligeable devant celle d'un nucléon.

matome±mnoyau±Amp±Amn

/!\\ A est appelé nombre de masse

°Le rayon d'un atome est de l'ordre de 10-10m ou 100 pm et celui de son noyau de l'ordre de 10-15m ou 1fm :

Ratome/Rnoyau±105

II/ Les interactions fondamentales

Trois interaction fondamentales assurent la cohésion de la matière :

  • l'intéraction gravitationnelle à l'échelle astronomique ;
  • l'intéraction électrique dans l'atome, la molécule et dans les états condensés (liquide et solide )
  • l'interaction forte au niveau du noyau atomique.

A) L'interaction gravitationnelle

°Des corps ponctuels A et B, de masses respectives ma et mb , s'attirent mutuellement. A agit sur B avec une force F→A/B orienté de B versA tandis que B agit sur A avec une force F→ B/A de même direction et même intensité mais de sens opposé : F→B/A=-F→A/B.

On parle alors d'interaction gravitationnelle.

°Loi de la gravitation universelle de Newton (1687)

La force de gravitation est proportionnelle aux masses mA et mB et inversement proportionnelle au carré de la distance r entre A et B.

°Un corps a répartition sphérique de masse (cas d'un astre ) se comporte pour l'interaction gravitationnelle comme un corps ponctuel, de même masse, situé au centre de la sphère.

B) L'interaction électrique

°Phénomène d'électrisation

Il éxiste deux types de charges électriques, nommées charge positive et charge négative et exprimées en coulomb (C).

L'électrisation (par frottement, par exemple) est le résultat du transfert d'électrons d'un corps vers un autre. Par conséquent, toute charge électrique q est u multiple de la charge élementaire e.

°Le courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charges dans un matériau conducteur.

Dans un métal, les porteurs de chares sont des électrons libres, capable de se déplacer sur de grandes distances.

Dans une solution ionique, les porteurs de charge sont les ions.

°Dans un materiaux isolant, le déplacement des électrons est inférieur à la dimension atomique.toute charge créée à la surface d'un isolant y reste donc localisée.

°L'intéraction électrique entre deux corps ponctuels A et B portant des charges qa et qb de même signe est répulsive.

Elle est attractive si les deux charges sont de signe opposé.

La forceélectique FA/B éxercée par A sur B et la force FB/A éxercé par B sur A ont même direction (droite (AB))et même intensité mais sont de sens opposé : FB/A=-FA/B .

°La loi de Coulomb (1785)

La force électrique est proportionnelle aux valeurs absolues des charges qA et qB et inversement proportionnelle au carré de la distance r entre A et B.

C) L'interaction forte

Interaction entre deux nucléons

Les nucléons (protons neutrons) constituant un noyau atomique subissent des intéraction gravitationnelles attractives très négligeables devant l'interaction électrique répulsive entre les protons.

Si les nucléons restent groupés pour former le noyau, c'est en raiso de l'existence d'une troisième interaction fondamentale (attractive) : l'interaction forte.

°Caractéristique de l'intéraction forte

  • L'interaction forte est une interaction attractive entre les nucléons.
  • Elle est de très courte portée (de l'ordre de 10-15 m), c'est-à-dire qu'elle se manifeste qu'à l'interieur du noyau.
  • Son intesité (à l'interieur du noyau ) est nettement supérieur à celle de l'interaction électrique répulsive entre protons, c'est pourquoi elle assure le cohésion du noyau.

/!\\ Pour les "gros" noyaux (Z>83), l'interaction électrique répulsive l'emporte sur l'interaction forte attractive.

En conséquence, il n'éxiste pas de noyaux stable au-delà du bismuth (Z=83)

 

Vous avez aimé l’article ?

Aucune information ? Sérieusement ?Ok, nous tacherons de faire mieux pour le prochainLa moyenne, ouf ! Pas mieux ?Merci. Posez vos questions dans les commentaires.Un plaisir de vous aider ! :) (Aucun vote)
Loading...

Olivier

Professeur en lycée et classe prépa, je vous livre ici quelques conseils utiles à travers mes cours !

Vous avez aimé
cette ressource ?

Bravo !

Téléchargez-là au format pdf en ajoutant simplement votre e-mail !

{{ downloadEmailSaved }}

Votre email est invalide