1.1 Structure atomique, symbolisme
de l’atome et isotopes
Un atome est constitué d’un noyau, au centre, entouré d’un nuage électronique. Le
terme « atome » fait référence au travail de Démocrite, un philo sophe grec du iv
e siècle
avant Jésus-Christ, qui fut le premier à concevoir l’idée que la matière était constituée
d’unités insécables, pleines et solides, et impossibles à décomposer. Le mot grec atomos
signi?e « indivisible ».
Les noyaux des atomes sont composés de deux types de particules : les protons et les neutrons. L’atome d’hydrogène (
1
H) est la seule exception, car il ne possède qu’un seul proton et
aucun neutron. Les protons sont des particules chargées positivement qui assurent l’attraction des électrons. Les neutrons sont des particules électriquement neutres ayant pour rôle
d’assurer la cohésion dans le noyau, puisque les protons se repoussent mutuellement. Les
protons et les neutrons sont des nucléons, c’est-à-dire des composantes du noyau atomique.
Le noyau d’un atome est très dense, car il est petit par rapport à la taille totale de l’atome, et
il est constitué des particules subatomiques les plus massiques (voir le tableau 1.1).
Tableau 1.1 Particules élémentaires constituant l’atome
Nom
Symbole
Charge relative
Masse (kg)
Proton
a
p
+
+1
1,672 52 × 10
−27
Neutron
n
0
0
1,674 95 × 10
−27
Électron
e
−
−1
9,109 5 × 10
−31
a. Le proton étant constitué de quarks, sa masse s’avère mesurable. Par une méthode indirecte, au moyen de l’énergie de liaison de l’hydrogène muonique (atome d’hydrogène dans lequel l’électron a été remplacé par un muon,
207 fois plus massif que l’électron), le rayon du proton a été déterminé très précisément. Il serait de 0,8418 fm au
lieu de 0,877 fm, comme des techniques antérieures moins précises l’avaient établi. Le proton est donc plus petit
que ce que l’on croyait jusqu’à présent ! Pour plus de détails, consulter la revue Sciences et avenir, août 2010.
Les électrons sont des particules chargées négativement qui sont situées autour du
noyau dans des orbitales atomiques (voir la section 1.2, p. 4). Le nuage électronique
est peu dense, puisqu’il est formé d’électrons, des particules environ 1850 fois moins
massiques que les nucléons, et que son volume est très grand comparativement à celui
du noyau. Les électrons de valence, appelés également électrons périphériques ou
externes, sont situés sur le dernier niveau énergétique occupé. Ils sont responsables de
la réactivité chimique, contrairement aux électrons de cœur (ou internes) situés sur
des niveaux inférieurs, plus près du noyau.
À ce jour, 118 éléments chimiques naturels et arti?ciels ont été découverts. Ils sont classés
dans le tableau périodique selon leur numéro atomique,symbolisé par la lettreZ,qui in dique
le nombre de protons compris dans le noyau. Le numéro atomique est caractéristique
d’un élément donné. Il détermine ses propriétés physiques et chimiques. Dans le tableau
périodique, cette information est fournie par le numéro de la case occupée par l’élément.
Toutefois, dans le symbolisme conventionnel de l’atome (ou de l’ion), le nombre de protons
(Z) est inscrit en bas, à gauche du symbole de l’élément chimique, X (voir la ?gure 1.1).
Figure 1.1
Symbolisme de l’atome
Z Caractéristiques du tableau
périodique
cheneliere.ca/chimieorganique
2
Chapitre 1 Notions fondamentales
de l’atome et isotopes
Un atome est constitué d’un noyau, au centre, entouré d’un nuage électronique. Le
terme « atome » fait référence au travail de Démocrite, un philo sophe grec du iv
e siècle
avant Jésus-Christ, qui fut le premier à concevoir l’idée que la matière était constituée
d’unités insécables, pleines et solides, et impossibles à décomposer. Le mot grec atomos
signi?e « indivisible ».
Les noyaux des atomes sont composés de deux types de particules : les protons et les neutrons. L’atome d’hydrogène (
1
H) est la seule exception, car il ne possède qu’un seul proton et
aucun neutron. Les protons sont des particules chargées positivement qui assurent l’attraction des électrons. Les neutrons sont des particules électriquement neutres ayant pour rôle
d’assurer la cohésion dans le noyau, puisque les protons se repoussent mutuellement. Les
protons et les neutrons sont des nucléons, c’est-à-dire des composantes du noyau atomique.
Le noyau d’un atome est très dense, car il est petit par rapport à la taille totale de l’atome, et
il est constitué des particules subatomiques les plus massiques (voir le tableau 1.1).
Tableau 1.1 Particules élémentaires constituant l’atome
Nom
Symbole
Charge relative
Masse (kg)
Proton
a
p
+
+1
1,672 52 × 10
−27
Neutron
n
0
0
1,674 95 × 10
−27
Électron
e
−
−1
9,109 5 × 10
−31
a. Le proton étant constitué de quarks, sa masse s’avère mesurable. Par une méthode indirecte, au moyen de l’énergie de liaison de l’hydrogène muonique (atome d’hydrogène dans lequel l’électron a été remplacé par un muon,
207 fois plus massif que l’électron), le rayon du proton a été déterminé très précisément. Il serait de 0,8418 fm au
lieu de 0,877 fm, comme des techniques antérieures moins précises l’avaient établi. Le proton est donc plus petit
que ce que l’on croyait jusqu’à présent ! Pour plus de détails, consulter la revue Sciences et avenir, août 2010.
Les électrons sont des particules chargées négativement qui sont situées autour du
noyau dans des orbitales atomiques (voir la section 1.2, p. 4). Le nuage électronique
est peu dense, puisqu’il est formé d’électrons, des particules environ 1850 fois moins
massiques que les nucléons, et que son volume est très grand comparativement à celui
du noyau. Les électrons de valence, appelés également électrons périphériques ou
externes, sont situés sur le dernier niveau énergétique occupé. Ils sont responsables de
la réactivité chimique, contrairement aux électrons de cœur (ou internes) situés sur
des niveaux inférieurs, plus près du noyau.
À ce jour, 118 éléments chimiques naturels et arti?ciels ont été découverts. Ils sont classés
dans le tableau périodique selon leur numéro atomique,symbolisé par la lettreZ,qui in dique
le nombre de protons compris dans le noyau. Le numéro atomique est caractéristique
d’un élément donné. Il détermine ses propriétés physiques et chimiques. Dans le tableau
périodique, cette information est fournie par le numéro de la case occupée par l’élément.
Toutefois, dans le symbolisme conventionnel de l’atome (ou de l’ion), le nombre de protons
(Z) est inscrit en bas, à gauche du symbole de l’élément chimique, X (voir la ?gure 1.1).
Figure 1.1
Symbolisme de l’atome
Z Caractéristiques du tableau
périodique
cheneliere.ca/chimieorganique
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Chapitre 1 Notions fondamentales