Chap. 1
Structure et définition de l'atome
L'atome est la plus petite unité constitutive de la matière, indivisible par des moyens chimiques. Il est composé d'un noyau central chargé positivement et d'un nuage électronique chargé négativement.
1. Composition de l'atome
| Constituants | Charge électrique | Masse relative (en u) | Localisation |
|---|---|---|---|
| Protons | +1 | 1 | Noyau |
| Neutrons | 0 | 1 | Noyau |
| Électrons | -1 | ~1/1836 | Nuage électronique |
- Le noyau contient les protons et les neutrons, il concentre presque toute la masse de l'atome.
- Le nuage électronique est constitué d'électrons en mouvement autour du noyau.
2. Notions clés
- Numéro atomique (Z) : nombre de protons dans le noyau, caractérise l'élément chimique.
- Nombre de masse (A) : somme des protons et neutrons dans le noyau.
- Isotopes : atomes d'un même élément (même Z) avec un nombre différent de neutrons (différent A).
L'atome est électriquement neutre car le nombre d'électrons est égal au nombre de protons.
Chap. 2
Modèles atomiques historiques
1. Modèle de Dalton (début 19e siècle)
- Atome = particule indivisible, sphérique, indestructible.
- Chaque élément chimique a des atomes identiques.
2. Modèle de Thomson (1897)
- Atome = "pudding" positif avec électrons négatifs incrustés.
- Découverte de l'électron.
3. Modèle de Rutherford (1911)
- Atome = noyau dense et positif, électrons autour dans un espace vide.
- Expérience de la feuille d'or.
4. Modèle de Bohr (1913)
- Électrons sur des orbites circulaires quantifiées autour du noyau.
- Chaque orbite correspond à un niveau d'énergie défini.
5. Modèle quantique (XXe siècle)
- Électrons décrits par des fonctions d'onde, zones de probabilité (orbitales).
- Principe d'incertitude de Heisenberg.
Chap. 3
Propriétés et caractéristiques de l'atome
1. Masse atomique
- Masse moyenne pondérée des isotopes d'un élément.
- Exprimée en unité de masse atomique (u), 1 u ≈ masse d'un proton/neutron.
2. Taille de l'atome
- Ordre de grandeur : m (1 angström).
- Taille du noyau : environ m, donc très petit par rapport à l'atome.
3. Charge électrique
- Atome neutre : nombre d'électrons = nombre de protons.
- Ion : atome chargé, perte ou gain d'électrons.
4. Stabilité nucléaire
- Noyaux stables ont un certain rapport neutrons/protons.
- Noyaux instables subissent des désintégrations radioactives.
Chap. 4
Notions liées à l'atome en chimie
1. Configuration électronique
- Répartition des électrons dans les couches et sous-couches (niveaux d'énergie).
- Règle de remplissage : Aufbau, principe d'exclusion de Pauli, règle de Hund.
2. Électrons de valence
- Électrons sur la couche externe, responsables des liaisons chimiques.
- Déterminent les propriétés chimiques de l'élément.
3. Tableau périodique
- Organisation des éléments selon leur numéro atomique.
- Groupes = colonnes, périodes = lignes.
- Propriétés chimiques similaires dans un même groupe.
Chap. 5
Applications et implications
1. Spectres atomiques
- Émissions ou absorptions de lumière liées aux transitions électroniques.
- Spectres caractéristiques de chaque élément.
2. Réactions chimiques
- Atomes se combinent en molécules par partage ou transfert d'électrons.
- Formation de liaisons covalentes, ioniques, métalliques.
3. Physique nucléaire
- Étude des noyaux atomiques, réactions nucléaires, énergie nucléaire.
- Applications médicales, énergétiques, industrielles.
L'atome est la base fondamentale pour comprendre la matière, la chimie et la physique moderne.