Structure atomique de base et théorie atomique

Les atomes sont l’un des premiers sujets abordés dans un cours de chimie, car ils constituent l’élément fondamental de la matière. Les atomes se lient les uns aux autres pour former des éléments, des composés et des alliages purs. Ces substances échangent des atomes entre elles pour former de nouveaux produits par le biais de réactions chimiques.

Key Takeaways : Atomes

• Les atomes sont la plus petite unité de matière qui ne peut être divisée par une méthode chimique. Ils sont constitués de parties plus petites, mais ne peuvent être brisés que par des réactions nucléaires.
• Les trois parties d’un atome sont les protons, les neutrons et les électrons. Les protons portent une charge électrique positive. Les neutrons sont électriquement neutres. Les électrons portent une charge négative, égale à celle d’un proton.
• Les protons et les neutrons s’assemblent pour former le noyau atomique. Les électrons orbitent autour du noyau.
• Les liaisons chimiques et les réactions chimiques se produisent en raison des électrons qui entourent les atomes. Un atome ayant trop ou trop peu d’électrons est instable et peut se lier à un autre atome pour partager ou essentiellement donner des électrons.

Aperçu des atomes

La chimie est l’étude de la matière et des interactions entre les différents types de matière et d’énergie. L’élément fondamental de la matière est l’atome. Un atome se compose de trois parties principales : les protons, les neutrons et les électrons. Les protons ont une charge électrique positive. Les neutrons n’ont pas de charge électrique. Les électrons ont une charge électrique négative. Les protons et les neutrons se trouvent ensemble dans ce que l’on appelle le noyau de l’atome. Les électrons tournent autour du noyau.

Les réactions chimiques impliquent des interactions entre les électrons d’un atome et les électrons d’un autre atome. Les atomes qui ont des quantités différentes d’électrons et de protons ont une charge électrique positive ou négative et sont appelés ions. Lorsque les atomes se lient entre eux, ils peuvent former de plus gros blocs de matière appelés molécules.

Le mot « atome » a été inventé par les premiers Grecs Démocrite et Leucippe, mais la nature de l’atome n’a été comprise que plus tard. Dans les années 1800, John Dalton a démontré que les atomes réagissent les uns avec les autres dans des proportions entières pour former des composés. La découverte de l’électron a valu à J.J. Thomson le prix Nobel de physique en 1906. Le noyau atomique a été découvert lors de l’expérience sur la feuille d’or menée par Geiger et Marsden sous la supervision d’Ernest Rutherford en 1909.

Faits importants sur les atomes

Toute matière est constituée de particules appelées atomes. Voici quelques faits utiles sur les atomes :

• Les atomes ne peuvent pas être divisés à l’aide de produits chimiques. Ils sont constitués de parties, qui comprennent des protons, des neutrons et des électrons, mais un atome est un élément chimique de base de la matière.
• Chaque électron a une charge électrique négative.
• Chaque proton a une charge électrique positive. Les charges d’un proton et d’un électron sont de même grandeur, mais de signe opposé. Les électrons et les protons sont attirés électriquement l’un vers l’autre.
• Chaque neutron est électriquement neutre. En d’autres termes, les neutrons n’ont pas de charge et ne sont attirés électriquement ni par les électrons ni par les protons.
• Les protons et les neutrons ont à peu près la même taille et sont beaucoup plus gros que les électrons.
• La masse d’un proton est essentiellement la même que celle d’un neutron. La masse d’un proton est 1840 fois plus grande que celle d’un électron.
• Le noyau d’un atome contient des protons et des neutrons. Le noyau porte une charge électrique positive.
• Les électrons se déplacent à l’extérieur du noyau.
• La quasi-totalité de la masse d’un atome se trouve dans son noyau ; la quasi-totalité du volume d’un atome est occupée par des électrons.
• Le nombre de protons (aussi appelé numéro atomique) détermine l’élément. En variant le nombre de neutrons, on obtient des isotopes. La variation du nombre d’électrons donne des ions. Les isotopes et les ions d’un atome ayant un nombre constant de protons sont tous des variations d’un même élément.
• Les particules d’un atome sont liées entre elles par des forces puissantes. En général, les électrons sont plus faciles à ajouter ou à retirer d’un atome qu’un proton ou un neutron. Les réactions chimiques impliquent en grande partie des atomes ou des groupes d’atomes et les interactions entre leurs électrons.

Questions et réponses de l’étude

Essayez ces problèmes pratiques pour tester votre compréhension de la théorie atomique.

1. Ecrivez les symboles nucléaires de trois isotopes de l’oxygène dans lesquels il y a 8, 9 et 10 neutrons, respectivement. Réponse :
2. Ecrivez le symbole nucléaire d’un atome avec 32 protons et 38 neutrons. Répondez à
3. Identifier le nombre de protons et d’électrons dans l’ion Sc3+. Réponse :
4. Donnez le symbole d’un ion qui a 10 e- et 7 p+. Répondez à

Sources

• Lewis, Gilbert N. (1916). « L’atome et la molécule ». Journal de l’American Chemical Society. 38 (4) : 762-786. doi:10.1021/ja02261a002
• Wurtz, Charles Adolphe (1881). La théorie atomique. New York : D. Appleton et compagnie. ISBN 978-0-559-43636-9.