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atome

Toute matière est constituée de matière, et l’unité fondamentale de la matière est l’ atome .

L'atome est :

• L'unité de base de la matière.
• La plus petite particule d'un élément, qui peut ou non exister seule.
• L'atome est également divisible en protons, électrons et neutrons.

Structure de base d'un atome :

• Les atomes sont constitués de particules subatomiques : protons, électrons et neutrons.
• Les protons et les neutrons se trouvent dans le noyau. Le noyau est situé au centre de l'atome.
• Les électrons tournent autour du noyau sur des orbites.

P : protons, N : neutrons, E : électrons

Proton : Particule subatomique de charge positive (+1) et de masse unitaire (1). Le proton est une particule chargée positivement qui se trouve au centre de l'atome dans le noyau d'un atome. L'atome d'hydrogène a la particularité de ne contenir qu'un seul proton et aucun neutron dans son noyau. Le nombre de protons dans le noyau d'un atome, caractéristique d'un élément chimique, détermine sa place dans le tableau périodique.

Neutron : Particule subatomique sans charge (0) et de masse unitaire (1). Le neutron n'a pas de charge. Le nombre de neutrons influe sur la masse et la radioactivité de l'atome.

Électron : particule subatomique de charge négative (-1) et de masse négligeable. Les électrons sont les plus petites particules d'un atome. Ils sont attirés par la charge positive des protons, c'est pourquoi ils gravitent autour du noyau. Les électrons sont beaucoup plus petits que les neutrons et les protons.

Forces dans un atome

Les composants d'un atome sont maintenus ensemble par trois forces. Les protons et les neutrons sont maintenus ensemble par des forces nucléaires fortes et faibles.

L'attraction électrique maintient les électrons et les protons. Alors que la répulsion électrique repousse les protons les uns contre les autres, la force nucléaire d'attraction est beaucoup plus puissante que la répulsion électrique. La force forte qui lie les protons et les neutrons est 1038 fois plus puissante que la gravité, mais elle agit sur une très courte distance, de sorte que les particules doivent être très proches les unes des autres pour ressentir son effet.

Numéro atomique d'un atome

Le numéro atomique d'un élément est égal au nombre de protons dans l'atome d'un élément ou égal au nombre d'électrons dans l'atome d'un élément.

Par conséquent, les atomes sont électriquement neutres car le nombre de protons est égal au nombre d'électrons.

Nombre de masse d'un atome

Comme la masse d’un électron est négligeable, la masse d’un atome est la somme de la masse des protons et des neutrons présents dans le noyau.

Voyons cela à l’aide de quelques exemples.

Atome d'hydrogène : il s'écrit \(\large_1^1 H\) . Un atome d'hydrogène possède 1 proton, 1 électron et 0 neutron.

Le numéro atomique de l'atome d'hydrogène est = p = e = 1

Le nombre de masse de l'atome d'hydrogène est = p + n = 1

Atome d'oxygène : il s'écrit \(\large_{8}^{16} O\) . Il possède 8 protons, 8 électrons et 8 neutrons.

Le numéro atomique de l'atome d'oxygène est = p = e = 8

Le nombre de masse de l'atome d'hydrogène est = p + n = 8 + 8 = 16

Comment les électrons sont répartis sur ces orbites ?
Les électrons tournent autour du noyau selon un chemin imaginaire appelé orbites ou couches. La première couche est K (niveau d'énergie 1, n = 1), la deuxième couche est L (niveau d'énergie 2, n = 2) puis la couche M (n = 3) et ainsi de suite. Le nombre d'électrons dans chaque couche est déterminé à l'aide de la règle ci-dessous :

Nombre maximal d'électrons dans chaque couche = 2 × n ²

• Couche K = 2n ² = 2×1 = 2 électrons
• Couche L = 2n ² = 2×2 ² = 2×4 = 8 électrons
• Couche M = 2n ² = 2×3 ² = 2×9 = 18 électrons
• La couche la plus externe ne peut pas avoir plus de 8 électrons.

Exemple:

1) Atome de sodium : Le nombre de protons et d'électrons est de 11 et le nombre de neutrons est de 12. p = 11, e = 11, n = 12
La configuration électronique de l'atomeNa est :

2) Atome d'azote : p = 7, e = 7, n = 7

La configuration électronique de l'atome d'azote est :

Poids atomique [masse atomique relative]

La masse atomique relative ou le poids atomique d'un atome est défini comme le nombre de fois qu'un atome d'un élément est plus lourd que le \(^1/_{12}\) d'un atome de carbone.

Isotopes

Les isotopes sont des atomes d'un même élément ayant le même numéro atomique mais un nombre de masse différent. Exemple : Trois isotopes naturels de l'hydrogène sont le tritium \(\large_1^3 H\) : p = e = 1, n = 2
Deutérium \(\large_1^2 H\) : p = e= 1, n = 1
Protium \(\large_1^1 H\) : p = e = 1, n = 0

Configuration électronique stable et configuration électronique instable

On dit qu'un atome a une configuration électronique instable lorsque

• Leur valence/couche externe est incomplète.
• Ils ont tendance à atteindre une configuration électronique stable en partageant ou en gagnant/perdant des électrons.
  Ainsi, tous les exemples ci-dessus, le sodium ( \(Na\) ), l'azote ( N ), l'oxygène ( O ), l'hydrogène ( H ) ont une configuration électronique instable.

Les gaz nobles ont une configuration électronique stable car leur couche externe est complète. Exemple :
Hélium ( He ) - Configuration électronique : 2
Néon ( Ne ) - Configuration électronique 2, 8

Comment l’atome de configuration électronique instable atteint-il la stabilité ?
Ils se combinent avec d'autres atomes d'éléments. Les atomes qui se combinent redistribuent leurs électrons de sorte que chaque atome qui se combine atteint une configuration stable du gaz inerte le plus proche (vérifiez le gaz inerte le plus proche pour Na et Cl ). Expliquons cela à l'aide d'un exemple :

Atome Na : Configuration électronique : 2,8,1
(le gaz inerte le plus proche est Ne , numéro atomique 10)
Atome Cl : Configuration électronique : 2, 8, 7
(le gaz inerte le plus proche est Ar, numéro atomique 18)

L'atome de sodium ( Na ) et de chlore ( Cl ) se combine pour former le composé de chlorure de sodium ( NaCl ) :
L'atome Na perd un électron de la couche externe pour atteindre la stabilité [2, 8] et l'atome Cl prend cet électron pour compléter sa couche externe pour gagner en stabilité [2,8,8]

Il est très difficile de montrer l'emplacement exact d'un électron, car il n'a presque aucune masse et tourne autour de lui à une vitesse incroyable. Pour cette raison, les électrons sont souvent représentés comme des nuages chargés négativement autour du noyau. Les orbitales montrent les électrons dans différents états d'énergie entourant le noyau. Au fur et à mesure que nous nous éloignons du noyau, le niveau d'énergie augmente. Le seul électron dans l'état d'énergie le plus élevé ou les orbitales les plus externes participe à la réaction chimique, ils sont appelés électrons de valence et ils sont impliqués dans la liaison chimique entre les atomes.

Il existe diverses théories pour expliquer la nature de l’atome.