• Introduction à l'atomistique

• Discipline développée au 20ème siècle

• Passage du stade philosophique à la physique et à la chimie

• La matière est constituée de molécules formées d'atomes liés entre eux

• Définition de l'atome

• Constituant élémentaire de la matière

• Découverte de sa constitution grâce aux progrès en physique théorique et expérimentale

• Structure générale de l'atome

• État fondamental de l'atome est stable et électriquement neutre

• Noyau central dense et petit

• Nuage électronique avec des électrons en mouvement autour du noyau

• Le noyau atomique

• Rayon d'un noyau mesure environ 10^-15 à 10^-7 m

• Constitué de deux types de particules : protons et neutrons (nucléons)

• Le nombre de nucléons est noté A

• Le proton

• Particule nucléaire stable

• Charge positive q = +1,6 x 10^-19 Coulombs

• Masse mp = 1,67 x 10^-27 Kg

• Le nombre de protons est noté Z

• Le neutron

• Particule avec charge nulle

• Masse mn = 1,68 x 10^-27 Kg

• Le nombre de neutrons est noté N

• Exprimées en unité de masse atomique (u.m.a) ou en électron volt (eV)

• 1 u.m.a = 1/12 de la masse de l'atome de carbone = 1,66 x 10^-27 Kg

• 1 u.m.a = 931 x 10^6 eV = 931 MeV

• Tableau des conversions des particules
  

• Proton : masse = 1,67 u.m.a, masse = 938 MeV

• Neutron : masse = 1,68 u.m.a, masse = 939 MeV

• Stabilité du noyau

• Les noyaux de faible poids atomique suivent la bissectrice

• Le nuage des atomes dévie du côté de prédominance neutronique (N > Z) mais reste stable

• Forces nucléaires

• Existence de nucléons en nombres différents, chargés ou de charge nulle

• Plusieurs forces en jeu : forces coulombiennes répulsives, forces nucléaires attractives

• Forces répulsives

• Forces coulombiennes répulsives entre les protons positifs du noyau

• Grand rayon d'action

• Interaction Proton - Proton (P-P)

• Forces attractives

• Forces nucléaires attractives entre un nucléon et les autres nucléons dans son voisinage immédiat (P-N, N-N)

• Forces nucléaires

• Les forces nucléaires attractives sont plus intenses que les forces répulsives

• Assurent la cohésion et la stabilité du noyau

• Défaut de masse

• E = Δm . c²

• Défaut de masse

• Énergie de liaison nucléaire

• Nombres magiques

• Nombres de protons ou de neutrons pour lesquels un noyau atomique est particulièrement stable

• Les sept nombres magiques vérifiés expérimentalement sont : 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126

• Modèle nucléaire en goutte liquide

• Les nucléons gardent leurs propriétés

• Explique la fission nucléaire et les émissions de particules à partir du noyau

• Modèle nucléaire en couche

• Les nucléons sont disposés sur des niveaux d'énergie

• Explique l'émission de rayonnement électromagnétique du noyau

• Électron périphérique

• Particule stable avec charge négative q = -1,6 x 10^-19 Cb et masse me = 9,11 x 10^-31 Kg

• Électroneutralité assurée par l'égalité du nombre de protons du noyau et d'électrons périphériques

• Exemple : l'atome d'oxygène a 8 protons, 8 neutrons et 8 électrons

• Énergie de liaison (électron)

• Les électrons gravitent autour du noyau à des distances finies

• Restent liés à leur trajectoire grâce à une énergie de liaison

• Les électrons les plus liés à l'atome sont les plus proches du noyau

• Plus on s'éloigne, plus l'énergie de liaison est faible et il est facilement arraché à l'édifice atomique

• E = -b0 / n^2 avec b0 = 13,6 eV

• Les modèles atomiques

• Thomson (1887) : l'atome est un cake au raisin avec des électrons éparpillés dans une matière positive

• Rutherford (1911) : modèle du système solaire avec un noyau central et des électrons en orbite

• Bohr (1913) : modèle à niveaux d'énergie fixes, repris par Einstein avec le modèle quantique

• Schrödinger : modèle où l'électron se trouve dans un nuage (orbitale)

• Nomenclature des atomes

• Représentés par A (nombre de masse) et Z (nombre de charge ou numéro atomique)

• N = A - Z (nombre de neutrons)

• Exemple de nomenclature : 27 13Al a 14 neutrons (N = 27 - 13)

TABLEAU DE MENDELEIEV

• Le tableau de Mendeleïev est un tableau périodique des éléments chimiques.

• Il classe les éléments en fonction de leur numéro atomique et de leurs propriétés chimiques.

• Le tableau de Mendeleïev est utilisé pour organiser et prédire les propriétés des éléments.

ISOTOPE

• Les isotopes sont des atomes ayant le même nombre de protons (même numéro atomique Z) mais un nombre de neutrons différent.

• Les isotopes ont des propriétés chimiques similaires en raison de leur même nombre de protons.

• Les isotopes peuvent avoir des masses atomiques différentes en raison de leur nombre de neutrons différent.

ISOTONE

• Les isotones sont des atomes ayant le même nombre de neutrons (même N).

• Les isotones ont des propriétés chimiques différentes en raison de leur nombre de protons différent.

• Les isotones peuvent avoir des masses atomiques différentes en raison de leur nombre de protons différent.

ISOBARE

• Les isobares sont des atomes ayant le même nombre de nucléons (même A).

• Les isobares ont des propriétés chimiques différentes en raison de leur nombre de protons et de neutrons différent.

• Les isobares ont des masses atomiques différentes en raison de leur nombre de protons et de neutrons différent.

ISOMERE

• Les isomères sont des atomes ayant le même nombre de protons (même Z), le même nombre de neutrons (même N) et le même nombre de nucléons (même A), mais ils diffèrent par leur énergie.

• Les isomères peuvent exister sous différentes formes énergétiques, ce qui peut affecter leurs propriétés chimiques et leur stabilité.

CONCLUSION

• Les connaissances acquises grâce à l'étude de l'atome ont permis de développer un grand nombre de sciences.

• Les sciences médicales, telles que la biochimie, la médecine nucléaire et la radiologie, ont bénéficié des avancées dans la compréhension de l'atome.

• L'étude de l'atome a contribué à améliorer les diagnostics médicaux