Dans le tableau périodique, les atomes présentés sont électriquement neutres (la
charge n est 0). Il est possible d’en déduire que le nombre d’électrons situés dans
le nuage électronique autour du noyau est équivalent au numéro atomique, soit le
nombre de protons. Ainsi, l’atome d’hydrogène (H, Z = 1) possède un seul électron,
alors que l’atome de lithium (Li, Z = 3) en possède trois. Si un atome accepte des
électrons (n est négatif), alors il se forme un anion. À l’inverse, si un atome perd
des électrons (n est positif), un cation est créé ; il s’agit, entre autres, du principe des
réactions d’oxydoréduction.
Le nombre de masse, symbolisé par la lettre A, correspond à la somme du nombre de
neutrons et du nombre de protons, soit le nombre de nucléons. Dans le symbolisme
de l’atome (ou de l’ion), le nombre de masse s’inscrit en haut, à gauche du symbole de
l’élément chimique (voir la ?gure 1.1).
Ainsi, pour obtenir le nombre de neutrons (n
0
) d’un élément chimique dont le
nombre de masse A et le numéro atomique Z sont connus, il suf?t de résoudre l’équation suivante : n
0 = A − Z. Toutes les valeurs de n
0 , A et Z sont des nombres entiers.
Exercice 1.1 Déterminez le nombre de protons, de neutrons et d’électrons pour
les atomes ou les ions suivants.
Les isotopes sont des atomes d’un même élément qui possèdent le même nombre
de protons, mais un nombre différent de neutrons. Quelques exemples ?gurent dans le
tableau 1.2. Seul le nombre de protons caractérise un élément. Ainsi,
1 H,
2 H et
3
H dans
le tableau 1.2 sont les trois isotopes de l’hydrogène, puisqu’ils possèdent tous un proton (Z = 1). L’ajout d’un proton à l’hydrogène interdit de parler d’hydrogène, puisqu’il
s’agit dès lors d’hélium (Z = 2). Les isotopes d’un même élément chimique possèdent
la même réactivité chimique, car ils ont le même nombre d’électrons. Cependant, leur
réactivité nucléaire est différente, n’ayant pas le même nombre de neutrons qui constituent, avec les protons, le noyau atomique. Tous les éléments possèdent au moins un
isotope, mais dans le cas où il en existe plusieurs, les abondances relatives sont très
variables d’un élément à l’autre. De plus, certains sont très instables et radioactifs en
raison du fait que leurs noyaux se décomposent plus ou moins rapidement en formant
des noyaux plus stables correspondant à d’autres éléments, tout en émettant des particules et certains rayonnements de haute énergie (p. ex. : datation au
14 C).
Tableau 1.2 Abondance de différents isotopes dans la nature
Symbolisme de l’atome
Nom
Abondance relative ( %)
Masse molaire (g/mol)
p
+
n
0
e
−
1 H
Hydrogène
99,985
1,008
1
0
1
2 H ou D
Deutérium
0,015
2,014
1
1
1
3 H ou T
Tritium
1,0 × 10
−16
3,016
1
2
1
12
C
Carbone-12
98,892
12,000
6
6
6
13
C
Carbone-13
1,108
13,003
6
7
6
14
C
Carbone-14
1,3 × 10
−10
14,003
6
8
6
14
N
Azote-14
99,635
14,003
7
7
7
15
N
Azote-15
0,365
15,000
7
8
7
16
O
Oxygène-16
99,759
15,995
8
8
8
17
O
Oxygène-17
0,037
16,999
8
9
8
18
O
Oxygène-18
0,204
17,999
8
10
8
La datation au
14 C est une
méthode permettant de déterminer
précisément l’âge d’un grand
nombre d’objets contenant de
la matière organique datant de
quelques centaines d’années,
jusqu’à 45 000 ans avant JésusChrist. Cet isotope a rendu de
grands services en archéologie
et en paléoanthropologie. Par
exemple, la technique de datation
au
14 C a permis de déterminer l’âge
des peintures rupestres et d’objets
(15 000 à 20 000 ans) trouvés dans
l’un des sites paléolithiques les plus
spectaculaires du monde, soit la
grotte de Lascaux, située en France.
Z Principe général de la datation
au
14
C
cheneliere.ca/chimieorganique
1.1 Structure atomique, symbolisme de l’atome et isotopes
3
charge n est 0). Il est possible d’en déduire que le nombre d’électrons situés dans
le nuage électronique autour du noyau est équivalent au numéro atomique, soit le
nombre de protons. Ainsi, l’atome d’hydrogène (H, Z = 1) possède un seul électron,
alors que l’atome de lithium (Li, Z = 3) en possède trois. Si un atome accepte des
électrons (n est négatif), alors il se forme un anion. À l’inverse, si un atome perd
des électrons (n est positif), un cation est créé ; il s’agit, entre autres, du principe des
réactions d’oxydoréduction.
Le nombre de masse, symbolisé par la lettre A, correspond à la somme du nombre de
neutrons et du nombre de protons, soit le nombre de nucléons. Dans le symbolisme
de l’atome (ou de l’ion), le nombre de masse s’inscrit en haut, à gauche du symbole de
l’élément chimique (voir la ?gure 1.1).
Ainsi, pour obtenir le nombre de neutrons (n
0
) d’un élément chimique dont le
nombre de masse A et le numéro atomique Z sont connus, il suf?t de résoudre l’équation suivante : n
0 = A − Z. Toutes les valeurs de n
0 , A et Z sont des nombres entiers.
Exercice 1.1 Déterminez le nombre de protons, de neutrons et d’électrons pour
les atomes ou les ions suivants.
Les isotopes sont des atomes d’un même élément qui possèdent le même nombre
de protons, mais un nombre différent de neutrons. Quelques exemples ?gurent dans le
tableau 1.2. Seul le nombre de protons caractérise un élément. Ainsi,
1 H,
2 H et
3
H dans
le tableau 1.2 sont les trois isotopes de l’hydrogène, puisqu’ils possèdent tous un proton (Z = 1). L’ajout d’un proton à l’hydrogène interdit de parler d’hydrogène, puisqu’il
s’agit dès lors d’hélium (Z = 2). Les isotopes d’un même élément chimique possèdent
la même réactivité chimique, car ils ont le même nombre d’électrons. Cependant, leur
réactivité nucléaire est différente, n’ayant pas le même nombre de neutrons qui constituent, avec les protons, le noyau atomique. Tous les éléments possèdent au moins un
isotope, mais dans le cas où il en existe plusieurs, les abondances relatives sont très
variables d’un élément à l’autre. De plus, certains sont très instables et radioactifs en
raison du fait que leurs noyaux se décomposent plus ou moins rapidement en formant
des noyaux plus stables correspondant à d’autres éléments, tout en émettant des particules et certains rayonnements de haute énergie (p. ex. : datation au
14 C).
Tableau 1.2 Abondance de différents isotopes dans la nature
Symbolisme de l’atome
Nom
Abondance relative ( %)
Masse molaire (g/mol)
p
+
n
0
e
−
1 H
Hydrogène
99,985
1,008
1
0
1
2 H ou D
Deutérium
0,015
2,014
1
1
1
3 H ou T
Tritium
1,0 × 10
−16
3,016
1
2
1
12
C
Carbone-12
98,892
12,000
6
6
6
13
C
Carbone-13
1,108
13,003
6
7
6
14
C
Carbone-14
1,3 × 10
−10
14,003
6
8
6
14
N
Azote-14
99,635
14,003
7
7
7
15
N
Azote-15
0,365
15,000
7
8
7
16
O
Oxygène-16
99,759
15,995
8
8
8
17
O
Oxygène-17
0,037
16,999
8
9
8
18
O
Oxygène-18
0,204
17,999
8
10
8
La datation au
14 C est une
méthode permettant de déterminer
précisément l’âge d’un grand
nombre d’objets contenant de
la matière organique datant de
quelques centaines d’années,
jusqu’à 45 000 ans avant JésusChrist. Cet isotope a rendu de
grands services en archéologie
et en paléoanthropologie. Par
exemple, la technique de datation
au
14 C a permis de déterminer l’âge
des peintures rupestres et d’objets
(15 000 à 20 000 ans) trouvés dans
l’un des sites paléolithiques les plus
spectaculaires du monde, soit la
grotte de Lascaux, située en France.
Z Principe général de la datation
au
14
C
cheneliere.ca/chimieorganique
1.1 Structure atomique, symbolisme de l’atome et isotopes
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