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Physique Chimie

 

 

 

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Les atomes
   

Il existe une centaine d'atomes différents, environ trois fois plus si on tient compte de leurs différents isotopes.
Les atomes ont été classés en fonction de leur structure et de leurs propriétés chimiques dans la classification périodique des éléments.
Leurs propriétés chimiques sont déterminées par le nombre d'électrons qui se trouvent sur leur couche électronique la plus externe.

Structure des atomes

Pour chaque atome : 
- le noyau est constitué de nucléons  ( protons et neutrons ) chacun étant environ 2000 fois plus lourd que l'électron
- l
e nombre de proton d'un atome est égal à son nombre d'électron , il est noté Z (nombre de charge ) ou numéro atomique
- le nombre de nucléons (protons + neutrons ) est noté A nombre de masse

Des atomes qui ont le même nombre de proton, mais un nombre de neutron différent sont des isotopes.
Certain sont stables et leur durée de vie se mesure en milliards d'années, d' autres sont instables ou radioactifs.

Les différents isotopes d'un atomes ont les mêmes propriétés chimiques

 

Les protons portent une charge électrique positive = + 1,602×10-19 C (Coulomb)
Ils ont une masse de 1,6726×10-27 kg

Les électrons une charge électrique négative de même valeur = + 1,602 ×1 0-19 C
Leur masse est de 9,1094 ×10-31 kg

La position des électrons autour du noyau n' est pas définie par une trajectoire, mais par une probabilité de les trouver dans un espace autour de celui ci appelé nuage électronique.
La théorie qui permet d'interpréter (ou de prévoir ) les résultats expérimentaux en physique atomique est la mécanique quantique.
Plus précisemment, les interactions entre la lumière et la matière (ou entre les photons et les électrons ) constituent  le domaine de l'électrodynamique quantique
De nombreuses informations sur les atomes proviennent de leur spectre d'émission et d'absorption des ondes electromagnetiques.

L 'atome le plus léger est celui d' hydrogène. Il est formé uniquement d'un proton et d'un électron.

Origine des atomes

Les noyaux des atomes les plus simples comme ceux des atomes d' hydrogène ( H ), de deutérium, de tritium et d' hélium ( He, A= 4, Z=2 ) se sont formés dans les stades les plus précoces de la formation de l'univers. (environ 3 mn après le Big - Bang , stade de la nucléosynthèse primordiale d' après le modèle standart de la cosmologie).
Les autres ont été  formés au sein des étoiles lors de nucléosynthèses stellaires contituées de réactions de fusion nucléaire.
se produisant au sein d 'étoiles ,
Les noyaux des atomes les plus lourds ont été formés lors de l'explosion de Supernovae.

Les noyaux et les électrons n 'ont pu stabiliser sous forme d'atomes que lorque la température de l'univers a suffisamment refroidie, c'est à dire au moment de émission du fond diffus cosmologique dont l'age est estimé a 380 000 années après le big bang.

Atomes et molécules => voir chimie

 

Atome et particules élémentaires

Alors que l'electron est considéré comme une particule élémentaire, protons et neutrons  sont eux même chacun constitués de 3 particules élémentaires nommées Quarks Up et Down , en interaction avec des gluons.
La masse du proton (environ 2000 fois celle de l' électron ) peut aussi être exprimée en unité d'énergie d'après la célèbre relation  d' Einstein ( E = MC 2 ), elle vaut environ un Gev ( giga électron volt) .
Lorqu'il qu'il sagit d'étudier les constituants élémentaires des noyaux atomiques (quarks, gluons ), il faut alors utiliser la Théorie Quantique des Champs (Relativistes ) et des accellérateurs/collisionneurs de particules comme celui du C.E.R.N..



En biologie : les atomes les plus fréquents sont :  C , H ,O , N, P, S, ( ils constituent environ 99 % de la masse des êtres vivants  )

Pour en savoir plus sur les atomes

 
Les atomes ( page grand public - équipe Atomes froids - LKB )  
Voyage au coeur de la matière - la structure des atomes -http://voyage.in2p3.fr/frames.html  

Voyage au coeur de l'atome ( Université de Marne la Vallée, 1997-1998)

 
Les atomes par Mr. Dang Ngoc Chan  
http://elementaire.web.lal.in2p3.fr/documents/numero1/numero1.html