# L’atome

Démocrite (vers 460-370 av. J.-C.), philosophe grec :

• Les « atomos » : particules de matière pure, minuscules, invisibles, indestructibles et infinies en nombre
• Le « vide », dans lequel se déplacent les atomos
• En grec : atomos = insécable (=unbreakable)

Aristote (vers 340 av. J.-C.), philosophe grec

• les éléments formeraient une masse continue, ce qui exclut l’existence du vide.

• conteste l’existence des atomos et son prestige est tel qu’il faut attendre le début du XIXème siècle pour que la théorie atomistique reprenne vie.

John Dalton (1805), physicien britannique

• Première théorie atomistique moderne

J. J. Thompson (1897), physicien britannique

• Découvre le premier composant de l’atome : l’électron

Ernest Rutherford (1910), physicien Néo-Zélandais

• Découvre le rayonnement Alpha et le noyau de l’atome

James Chadwick(1932), physicien britannique

• Découvre les autres composants de l’atome : le proton et le neutron

Einstein, Planck, Bohr, Heisenberg … (XXème siècle)

• Naissance de la théorie Quantique

On a déjà établi que l’échelle atomique (microscopique) a une structure lacunaire, c’est-à-dire qu’un atome est presque complètement vide. C’est le nouvel-zélandais Earnest Rutherford qui a mis en évidence la présence d’un noyau atomique qui est positivement chargé. Mais il fallait attendre jusqu’à 1932, et les résultats de James Chadwick avant de découvrir – ou plutôt confirmer - ‘la vraie structure’ du noyau, grâce à sa découverte du neutron.

Voici un tableau récapitulatif :

Les différents atomes sont caractérisés par le nombre de particules qui constituent leurs noyaux. A cette fin on utilise les deux nombres atomiques Z et A :

• Z , qui s’appelle le numéro atomique (ou souvent numéro de charge), est le nombre de protons contenus dans le noyau

• A , qui s’appelle parfois le numéro de masse, est le nombre de nucléons contenu dans le noyau (donc le nombre de protons PLUS le nombre de neutrons).

On représente le noyau de l’atome de façon symbolique, en utilisant son symbole chimique (que l’on note X pour le cas général). En haut à gauche du symbole, on fait figurer le nombre de nucléons A et en bas à gauche le numéro atomique Z :

On a appris (en 3ème) que les atomes sont électriquement neutres, sachant que les protons et les électrons ont la même charge électrique (mais leurs signes sont opposés). Donc Z donne le nombre d’électrons ainsi que de protons.

\text{La charge totale du noyau} =    Z \times e

\text{La charge totale des électrons} = - Z \times e

En revanche, s’il s’agit d’un ion, on ne peut pas déterminer le nombre d’électrons sans savoir la charge de l’ion. On se rappelle qu’un atome qui perd des électrons acquiert une charge positive et s’appelle un cation, alors qu’un atome qui gagne des électrons acquiert une charge négative et s’appelle un anion. Alors, si l’on veut déterminer le nombre d’électrons d’un ion :

\text{Numéro atomique -  nombre d'électrons }=  \text{charge de l'ion}

\text{Nombre d'électrons} = Z - \text{charge d'ion}

L’« Eau lourde », utilisée dans les centrales nucléaires, est une molécule d’eau qui contient des atomes de Deutérium (ou de Tritium) à la place des atomes d’Hydrogène

Un exemple important est l’élément Uranium. Le numéro atomique de cet élément est Z = 92 , mais on peut avoir des nombres de nucléons différents. Les différents types d’uranium sont Uranium-235, U-237 , et U-238. On dit qu’il existe plusieurs isotopes d’Uranium.

La masse des électrons est négligeable par rapport à celle des nucléons. La masse de l’atome est donc concentrée dans son noyau. Par conséquent la masse approchée d’un atome est égale à celle de son noyau. La masse approchée m d’un atome peut s’exprimer :

m = Z\cdot m_p + ( A - Z ) \cdot m_n \quad \text{où } m_p \text{est la masse du proton} et m_p \text{est la masse du proton}