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Le noyau de l'atome

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Les éléments chimiques

Le noyau dans l’atome

  • Le volume de l’atome a pour diamètre dA1010m=1A˚d_{A} \approx10^{-10} \text{m} = 1\text{Å} .
  • Le volume du noyau a pour diamètre dN1015m=1fmd_{N}\approx 10^{-15}\text{m} = 1\,\text{fm}.
  • Comparons les tailles de l’atome et du noyau : dNdA10151010=1015+10=105\dfrac{d{N}}{d{A}} \approx \dfrac{10^{-15}}{10^{-10}} = 10^{-15+10} = 10^{-5}
  • Comparons les volumes du noyau et de l’atome : VNVA(dNdA)3105×31015\dfrac{V{N}}{V{A}}\approx ( \dfrac{d{N}}{d{A}} )^{3} \approx 10^{-5 \times 3} \approx 10^{-15}
  • Dans un atome, le noyau est donc quelques milliers de fois plus lourd que le cortège électronique. Le noyau concentre donc la quasi-totalité de la masse de l’atome.

Composition du noyau

  • Le noyau est composé de protons, chargés électriquement, et de neutrons.
  • Le nombre de protons est une indication de la charge électrique du noyau, il est noté ZZ.
  • Le nombre de masse est le nombre total de protons et neutrons du noyau d’un élément chimique, il noté AA.
  • Par convention on écrit l’élément chimique XX, de numéro atomique ZZ et de nombre de masse AA, de la manière suivante : ZAX^{A}_{Z} X

Les particules constitutives de la matière

L’électron

  • Autour du noyau atomique gravitent des électrons, qui sont des particules élémentaires.
  • L’électron est une particule élémentaire, de masse me9,1×1031kgm{e} \simeq 9,1\times 10^{-31}\text{kg} et de charge électrique négative qe1,6×1019Cq{e} \simeq -1,6\times 10^{-19} \text{C}.

Le proton et le neutron

  • Le noyau de l’atome est constitué de protons et de neutrons.
  • Le proton a pour masse mp1,6726×1027kgm{p} \simeq 1,6726\times 10^{-27} kg et de charge positive qp+1,6×1019Cq{p} \simeq +1,6\times10^{-19} C.
  • Le neutron a pour masse mn1,6749×1027kgm_{n} \simeq 1,6749\times10^{-27} kg et de charge électrique nulle.
  • Les protons et neutrons sont aussi appelés nucléons.
  • L’unité de masse atomique uu, vaut u1,6605×1027kgu \simeq 1,6605\times10^{-27} kg.
  • La masse d’un atome de nombre de masse AA, très proche de celle de son noyau, vaut alors m=A×um = A \times u.

Neutralité de l’atome

  • La charge élémentaire, notée e, est la valeur absolue des charges électriques du proton et de l’électron : e1,6×1019Ce \simeq 1,6\times10^{-19} C.
  • L’atome est électriquement neutre car il contient le même nombre de protons (positifs) que d’électrons (négatifs), de charges électriques opposées.