Classe 8

Particules subatomiques, isotopes, numéro atomique, nombre de masse

Identifier atomes et ions par leurs nombres de protons, neutrons et électrons ; les isotopes ont le même numéro atomique mais des nombres de masse différents.

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IntuitionIntuition : particules et changement

L’atome n’est pas indivisible : un noyau minuscule contient protons et neutrons, entouré d’électrons. Les isotopes d’un élément diffèrent par leur nombre de neutrons.

De gauche à droite : ¹²C, ¹³C, ¹⁴C. Chaque noyau a 6 protons (rouge) ; seul le nombre de neutrons (gris) change. Faites glisser pour tourner.

Atome de carbone (Z = 6) : 6 protons au noyau et 6 électrons sur les couches.

ScolaireNiveau scolaire : modèles et règles

Définition: Idée clé

Le numéro atomique $Z$ est le nombre de protons. Le nombre de masse $A$ est le total protons + neutrons, donc $N=A-Z$ .

Un atome neutre a autant de protons que d’électrons. Un cation a perdu des électrons, un anion en a gagné ; le nombre de protons du noyau ne change pas.

Les trois particules subatomiques
Particule	Charge	Masse relative	Position
Proton	+1	≈ 1 u	noyau
Neutron	0	≈ 1 u	noyau
Électron	−1	≈ 1/1836 u	autour du noyau

A=Z+N,\qquad N=A-Z

{}^{A}_{Z}\mathrm{X}

Exemple: Exemple résolu

Combien de neutrons dans le sodium 23, de numéro atomique 11 ?

Solution

Le nombre de neutrons vaut 23 − 11 = 12. Un atome neutre possède aussi 11 électrons.

Exemple: Deuxième exemple

³⁵Cl et ³⁷Cl sont-ils le même élément ?

Solution

Les deux sont du chlore (Z = 17) ; seul le nombre de neutrons diffère — ce sont des isotopes.

On note un isotope $^{A}_{Z}\mathrm{X}$ . Pour le carbone 14, $Z=6$ : 6 protons, $14-6=8$ neutrons et 6 électrons pour l’atome neutre.

Presque toute la masse se concentre dans le noyau, minuscule fraction du volume atomique. L’atome est donc essentiellement un espace électronique.

Exemple: Exemple de calcul / d’application

Un ion oxyde est noté ¹⁶₈O²⁻. Trouver son nombre de protons, neutrons et électrons.

Solution

Protons Z = 8. Neutrons N = A − Z = 16 − 8 = 8. Électrons = Z − charge = 8 − (−2) = 10.