Les atomes

Une deuxième représentation de l’atome : Le modèle de Rutherford

On a d’abord montré que l’atome était composé :

• D’un noyau : chargé positivement, il est situé au centre de l’atome
• D’électrons, chargés négativement, ils sont en mouvement autour du noyau

Entre le noyau et les électrons, il n’y a rien, c’est du vide : on dit que l’atome a une structure lacunaire

Ce modèle, issu des travaux d'Ernest Rutherford donne alors l'impression que l'atome ressemble à un système solaire.

Electroneutralité

Un atome est par définition électriquement neutre. En globalité, il n’est chargé ni positivement ni négativement.

Pourtant les particules le composant sont, elles, chargées. Mais leurs charges s’annulent entres elles. L
Ainsi chaque charge – des électrons s’annulent avec une charge + du noyau.

Donc un noyau chargé 3+ doit posséder 3 électrons autour de lui

Si un déséquilibre entre le nombre de charge du noyau et celui des électrons apparait, "l'atome" est alors chargé, on parlera alors d'ion (Ions)

Un troisième modèle de l’atome

A l’issue des découvertes de Rutherford et avec des études plus poussées, on a ensuite montré que le Noyau était lui-même constitués de particules que l’on appelle des Nucléons. Il en existe deux types :

• Les Protons, chargés positivement. Ils sont responsables de la charge positive du noyau
• Les Neutrons, non chargés, ils sont neutres et participent à la stabilité du noyau.

De plus, les scientifiques ont progressé dans leur vision des électrons et ont compris que la position et le déplacement des électrons autour du noyau étaient plus compliqués que ce qu’ils ne pensaient. On parlera donc de nuage électronique.

Ainsi, un atome peut se représenter ainsi :

Notation atomique

Afin de décrire un atome et la constitution de son noyau, on utilise la notation atomique de la forme :

• A : est le nombre de masse, il donne le nombre de nucléons (protons + neutrons) présents dans le noyau
• Z : est le numéro atomique, il donne le nombre de protons. Il est spécifique de chaque atome
• X : est le symbole de l’atome, formé d’une majuscule (et parfois d’une minuscule complémentaire), il est spécifique à chaque atome

Par exemple l’atome de carbone a pour notation atomique :

Il a donc

• 12 nucléons (nb de protons + nb de neutrons) donné par le chiffre en haut
• 6 protons donné par le chiffre en bas
• 6 neutrons car 12 nucleons – 6 protons = 6 neutrons

Comme un atome est électriquement neutre, il a autant de charge positive (protons) que de charges négative (électrons). Il y a donc

• 6 électrons 

La classification périodique

Chaque élément a donc un numéro atomique (Z) attitré, un atome est donc caractérisé par son nombre de protons.

Un atome avec 1 proton sera toujours de l'Hydrogène
Un atome avec 6 proton sera toujours du Carbone
Un atome avec 8 protons sera toujours de l'Oxygène

Tous ces éléments sont réunis dans un tableau, appelé classification périodique des éléments dont l'élaboration est attribué à Dmitri Mendeleïev.

Dans ce tableau on retrouve pour chaque atome son symbole et son numéro atomique. Il est à noter que les atomes sont classés par ordre croissant de numéro atomique.

Le modèle de Bohr

Le Modèle de Bohr reprend celui de Rutherford (Niveau 2). Il est donc aujourd’hui obsolète et remplacé par la mécanique quantique. Ce modèle a de nombreuses limites néanmoins, il a permis d’expliquer certains phénomènes (notamment lumineux) au niveau atomique.

On considère alors que l’atome est constitué d’un noyau avec des électrons tournant autour tout comme le système solaire.
Cependant, alors que dans le système solaire, les objets peuvent tourner sur n’importe quelle orbite. Pour un atome les électrons sont sur des orbites spécifiques et limitées.

Les électrons s’organisent alors en couches autour du noyau.

La couche 1 est la plus proche du noyau et chaque suivante couche est de plus en plus éloignée. La dernière couche portant des électrons (la plus éloignée du noyau) est appelé couche externe.
Les couches supérieures à 4 n’entrent plus dans le cadre du modèle de Bohr et le modèle quantique permet.

Règle de stabilité des atomes

Les couches électroniques se remplissent en commençant par la première. Lorsqu’elle est complète on passe à la suivante jusqu’à ce qu’elle soit complète elle aussi et ainsi de suite tant qu’il y a des électrons à placer.

Un atome stable peut exister sous forme d’atome seul sans former de molécule ou d’ion. Il n’interagit quasiment pas avec les autres atomes, il est inerte.

Un atome est stable lorsque sa couche externe est totalement remplie d’électron.

 Exemple :