ENP d’ORAN
Département de FPST 1ère année FPST Chimie I
Contrairement à la théorie atomique publiée par Dalton en 1808 qui considère que l’atome est une entité indestructible, un nombre
d’expérience à la fin du 19ème siècle et le début du 20ème siècle ont décrit la structure de l’atome ainsi que les particules mises en évidence.
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Les expériences de l’électrolyse de l’eau de Faraday en 1833 ont montré que la masse d’un élément qui apparait à une électrode est proportionnelle à la quantité d’électricité mise en jeu.
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Expérience de W. Crookes en 1879, a montré que la fluorescence du tube à décharge dans la paroi opposant la cathode résulte d’un rayonnement cathodique qui est constitué des particules négatives.
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Expérience de J.-J. Thomson en 1895 a permis la détermination de la valeur absolue du rapport e/m.
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Expérience de Millikan en 1909 (expérience de la gouttelette d’huile) a permis la détermination de la charge e et la masse m.
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"e" est la charge élémentaire qui est la valeur absolue de la charge de
l’électron : e= 1,602×10−19 coulombs (C) Aucune charge plus petite n’a été trouvée jusqu’à présent.
Connaissons le rapport e/m issu de l’expérience de Thomson, il est aisé
de calculer la masse me : me = 9.1094. 10-31 kg La charge de l’électron :
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En 1909, Rutherford réalisa l’expérience de la feuille d’Or qui a montré que l’atome est presque vide et elle a une structure dite lacunaire.
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Suite à cette expérience Rutherford et J. Perrin proposèrent le modèle planétaire qui fait suite au modèle de l’atome massif de Thomson
(modèle du plum-pudding).
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Dans ce modèle ; la quasi-totalité de la masse est concentré dans une petite région dans le centre; chargée positivement qui représente le noyau autour duquel les électrons négatifs gravitent comme les planètes autour du soleil.
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L’expérience de Rutherford (1918) consiste à bombarder l’azote gazeux par des particules α (He2+) ce qui entraîne la libération des protons (H+) selon la réaction suivante :
Le proton du grec protôs signifie premier.
La charge du proton est positive, elle est égale en valeur absolue à la charge de l’électron :
La masse du proton vaut 1836 fois la masse de l’électron :
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En 1930, Chadwick soumis le béryllium et d’autre éléments légers tels le bore, le lithium,… à un flux de particules α ce qui produisit un rayonnement pénétrant constitué de particules électriquement neutres appelées "neutrons".
La masse du neutron est légèrement grande à celle du proton. 12
Principales caractéristiques de l’électron du proton et du neutron Particule & symbole
Charge
Masses (me, mp, mn) arrondies à 4 chiffres après la virgule
Electron e—
Proton
p
Neutron n
–e = – 1,602.10–19 C
9,1094. 10–31 kg
arrondie à – 1,6. 10–19 C
(arrondie à 9,11. 10–31 kg)
+e = + 1,602.10–19 C
1,6726. 10–27 kg
arrondie à + 1,6. 10–19 C
(arrondie à 1,67. 10–27 kg)
0
1,6749. 10–27 kg (arrondie à 1,67. 10–27 kg)
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L’atome est formé de noyau contenant des protons et neutrons (proton + neutron = nucléon).
C’est le nombre de protons qui fixe la charge du noyau.
Le nombre de nucléons fixe la masse de noyau, celle-ci est pratiquement égale à la masse de l’atome car la masse des électrons est négligeable.
Le numéro atomique "Z " est le nombre de protons qui désigne également le nombre d’électrons.
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Chaque atome comporte autant de protons que d'électrons ; l'atome est ainsi électriquement neutre.
C’est le nombre de protons "Z " qui détermine la nature d'un atome
(l’élément chimique).
Charge du noyau = +Z e. Charge totale des électrons = –Z e.
Le nombre de masse "A" est le nombre de nucléons (protons" Z " +
neutrons "N").
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Les deux nombres "A" et "Z" sont des nombres entiers caractérisant un atome ou son noyau.
Une espèce donnée du noyau s’appelle "nuclide" ou "nucléide", c’est un noyau avec une masse et une charge bien déterminées. On le représente par la graphie (notation) suivante :
Exemple :
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