Concepts Fondamentaux de la Chimie: Atomes, Isotopes, Ions

Les Isotopes

Les isotopes sont des atomes ayant le même numéro atomique Z, mais des nombres de nucléons A différents (ou des nombres de neutrons N différents). Ils se distinguent donc par leur nombre de neutrons.

Les Ions Monoatomiques

Définition et Exemples

Un ion monoatomique est formé par un atome qui a perdu ou gagné un (ou plusieurs) électrons. Le noyau n'est pas modifié.

• Un atome est électriquement neutre. Si la charge d'un ion est positive (+), c'est qu'il contient plus de protons que d'électrons : l'atome a perdu des électrons. Un ion positif est appelé un CATION.
• Si la charge d'un ion est négative (-), c'est qu'il contient moins de protons que d'électrons : l'atome a gagné des électrons. Un ion négatif est appelé un ANION.

Mise en Évidence des Ions Monoatomiques

De nombreux ions monoatomiques peuvent être mis en évidence par des tests simples :

• Test de flamme
• Ajout d'un réactif
• Utilisation d'un papier indicateur

L'Élément Chimique

L'élément chimique est l'ensemble des entités chimiques (atomes, isotopes ou ions) caractérisées par le même nombre de protons Z dans leur noyau. Elles sont représentées par leur symbole chimique.

Conservation des Éléments Chimiques

Lors d'une transformation chimique, tous les éléments présents dans les réactifs sont obligatoirement présents dans les produits formés par la réaction. Il y a donc conservation des éléments au cours des transformations chimiques. Tous les éléments chimiques présents avant la transformation sont aussi présents après, et réciproquement. L'équilibre d'une équation chimique utilise cette propriété.

L'Atome

Modèle de l'Atome

Un modèle représente la réalité de façon simplifiée pour l'expliquer et la décrire. Il évolue dans le temps. On modélise l'atome ainsi :

• Il est constitué d'un noyau autour duquel gravitent des électrons.
• Les électrons tournent autour du noyau très rapidement, de manière désordonnée, dans une zone sphérique délimitant la taille de l'atome, appelée nuage électronique.
• Le noyau de l'atome est constitué de particules appelées nucléons : les neutrons et les protons.

Les Particules de l'Atome

Caractéristiques des Particules

La charge électrique portée par le proton est notée e et appelée charge élémentaire : e = 1,6 x 10^-19 C (Coulomb). Les masses du proton et du neutron sont presque identiques et proches de 2000 fois celle de l'électron. La masse de l'atome se concentre presque totalement dans le noyau. Le rayon de l'atome est de l'ordre de 10^-10 m.

Nombres de Particules (Z et A)

• Le numéro atomique Z d'un noyau est le nombre de protons qu'il contient.
• A représente le nombre de nucléons (protons + neutrons) du noyau.
• Un atome est électriquement neutre, sa charge électrique globale est nulle.
• Dans un atome, il y a donc autant de protons que d'électrons.
• On représente le noyau par le symbole : ^A_ZX, où A est le nombre de masse (nombre de nucléons) et Z est le nombre de protons.
• On note N le nombre de neutrons du noyau. On a les relations : A = Z + N et N = A - Z.

Quelques Relations Importantes

Masse du noyau = A x m_nucléon

Masse de l'atome ≈ Masse du noyau = A x m_nucléon