Le numéro atomique indique le nombre total de protons dans le noyau d'un atome donné. Il est représenté par la lettre Z et est placé en indice à gauche du symbole de l'élément.
Les atomes sont constitués d'un noyau (constitué de protons et de neutrons) et d'une enveloppe constituée d'électrons. Les protons sont chargés positivement, les neutrons sont électriquement neutres. Par conséquent, le noyau atomique a toujours une charge positive. D'autre part, les électrons ont une charge négative.
Un atome dans son état naturel est neutre et a le même nombre d'électrons et de protons.
La recherche de nouveaux éléments se fait normalement à l'aide de ce concept. La synthèse de nouveaux éléments est accomplie en bombardant des atomes d'éléments lourds avec des ions. De cette manière, on obtient que la somme des numéros atomiques des éléments et des ioniques soit égale au numéro atomique de l'élément en cours de création.
En général, la demi-vie d'un atome diminue à mesure que le nombre de protons augmente.
Importance du numéro atomique dans le tableau périodique
L'emplacement des éléments chimiques dans le tableau périodique dépend du numéro atomique.
Le tableau périodique est organisé en lignes horizontales appelées périodes et en colonnes verticales appelées groupes. Dans celui-ci, les éléments sont disposés par ordre croissant de nombre de protons dans le noyau de l'atome.
Cela signifie que lorsque vous allez de gauche à droite dans une période, le numéro atomique des éléments augmente d'une unité. Par exemple, dans la période 2, le lithium a un numéro atomique de 3, le béryllium a un numéro atomique de 4 et le carbone a un numéro atomique de 6.
La disposition des éléments sur le tableau périodique en fonction de leur numéro atomique permet également d'identifier les tendances périodiques des propriétés physiques et chimiques. Lorsque vous vous déplacez de haut en bas dans un groupe, les éléments ont tendance à montrer une augmentation progressive de leur taille atomique et de leur rayon ionique, ainsi qu'une diminution de leur électronégativité.
Exemples de numéros atomiques
Voici un tableau avec quelques exemples de numéros atomiques :
|
Élément |
Numéro atomique |
|
Hydrogène |
1 |
|
Carbone |
6 |
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Oxygène |
8 |
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Aluminium |
13 |
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Chlore |
17 |
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Potassium |
19 |
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Fer |
26 |
|
Cuivre |
29 |
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Soufre |
16 |
|
Sodium |
onze |
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Or |
79 |
Isotopes et différence avec le nombre de masse
Les isotopes sont des éléments chimiques qui ont le même nombre de protons (Z) mais des nombres différents de neutrons (N). Les propriétés chimiques des isotopes sont très différentes, dans certains cas.
Le nombre de masse (A) d'un atome est la somme du numéro atomique (Z) et du nombre de neutrons (N).
A quoi sert le numéro atomique ?
Le numéro atomique a diverses applications scientifiques et technologiques.
Ensuite, nous discutons de certaines caractéristiques des atomes liées au numéro atomique et de leur utilisation en physique et en chimie :
Relation avec les propriétés chimiques
À mesure que le nombre de protons dans le noyau atomique augmente, il influence la façon dont les atomes interagissent avec d'autres éléments et composés.
Par exemple, les éléments du groupe 1 du tableau périodique, tels que l'hydrogène et le lithium, n'ont qu'un seul électron dans leur enveloppe externe, ce qui les rend très réactifs et susceptibles de former des composés ioniques.
Configuration électronique
Le numéro atomique est également essentiel pour déterminer la configuration électronique d'un atome, c'est-à-dire la répartition des électrons dans ses différents niveaux et sous-niveaux d'énergie.
Au fur et à mesure que le nombre de protons augmente, des électrons sont ajoutés à des niveaux et sous-niveaux d'énergie plus élevés. Cette accumulation d'électrons génère des modèles périodiques et des tendances dans les propriétés atomiques et moléculaires.
Identification isotopique
Le numéro atomique nous permet également d'identifier différents isotopes du même élément qui ont des masses atomiques différentes. Les isotopes sont des atomes d'un même élément qui ont le même nombre de protons mais diffèrent par le nombre de neutrons dans le noyau.
Par exemple, le carbone 12 et le carbone 14 sont des isotopes du carbone. Bien que le nombre de neutrons puisse varier, le numéro atomique du carbone est toujours de 6, ce qui le distingue des autres éléments.
datation radiométrique
La datation radiométrique est une technique utilisée en géologie et en archéologie pour déterminer l'âge des échantillons en fonction de la désintégration des isotopes radioactifs.
En connaissant le numéro atomique d'un élément, son isotope radioactif correspondant peut être identifié. Par la suite, en mesurant le rapport entre l'isotope radioactif et ses produits de désintégration, l'âge de l'échantillon peut être calculé.
Recherche scientifique et développement
La connaissance du numéro atomique est essentielle dans la recherche scientifique, en particulier dans des domaines tels que la physique des particules, la chimie nucléaire et la synthèse de nouveaux matériaux.
En comprenant le numéro atomique des éléments, les scientifiques peuvent étudier et manipuler les propriétés et les comportements des atomes et des molécules pour créer de nouveaux matériaux avec des caractéristiques spécifiques.
Évolution historique du numéro atomique
Au début, le numéro atomique était la position dans laquelle un élément chimique restait lorsqu'ils étaient disposés dans un ordre croissant en fonction de leurs masses atomiques.
En 1913, Johannes H. van den Broek découvrit que le nombre de charges élémentaires dans le noyau atomique était égal au numéro atomique. Plus tard, Niels Bohr a adopté cette découverte pour développer sa théorie quantique de la structure des atomes et de l'origine des spectres, qu'il a reflétée dans le modèle atomique bien connu de Bohr.