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Centrale nucléaire Isar, Allemagne

Piscine de combustible nucléaire usé

Turbine d'une centrale nucléaire

Qu'est-ce qu'un atome?

L'atome est une structure dans laquelle la matière est organisée dans le monde physique ou dans la nature. Les atomes forment les molécules, tandis que les atomes sont à leur tour formés par des constituants subatomiques tels que les protons (chargés positivement), les neutrons (non chargés) et les électrons. (avec charge négative).

Qu'est-ce qu'un atome?

Par exemple, imaginons que nous avons un morceau de fer. Nous l'avons divisé. Nous avons encore deux morceaux de fer mais plus petits. Nous les laisserons encore, encore ... Chaque fois que nous aurons plus de petits morceaux jusqu'à ce qu'il arrive un moment, que si nous le rendions de ce que nous aurions laissé, ce ne serait plus du fer, ce serait un autre élément du tableau périodique. En ce moment, nous pouvons dire que ce qui nous reste est un atome, un atome de fer.

Définition de l'atome

De manière plus formelle, nous définissons l'atome comme la plus petite particule en laquelle un élément peut être divisé sans perdre ses propriétés chimiques.

L'origine du mot atome vient du grec, ce qui signifie indivisible. Au moment où ces particules ont été baptisées, on pensait qu'elles ne pouvaient pas être divisées, même si aujourd'hui nous savons que les atomes sont constitués de particules encore plus petites, réparties dans les deux parties de l'atome, les particules dites subatomiques.

Quelles sont les parties d'un atome?

L'atome est divisé en deux parties: le noyau et le cortex. Le noyau, à son tour, est composé de neutrons (à charge neutre) et de protons (à charge positive). La croûte, cependant, est formée uniquement d'électrons (avec une charge négative).

Quelles sont les parties d'un atome?

Les protons, les neutrons et les électrons sont les particules subatomiques qui forment la structure de l'atome. Ce qui différencie un atome d'un autre, c'est la relation établie entre eux.

Les électrons chargés négativement sont les particules subatomiques les plus légères. Les protons chargés positivement pèsent environ 1 836 fois plus que les électrons. Les neutrons, les seuls qui n'ont pas de charge électrique, pèsent approximativement le même poids que les protons.

Les protons et les neutrons sont regroupés dans la partie centrale de l'atome formé par le noyau atomique. Pour cette raison, ils sont également appelés nucléons. L'énergie qui maintient les neutrons et les neutrons ensemble est l'énergie nucléaire;

Ainsi, la partie centrale de l'atome, le noyau atomique, a une charge positive dans laquelle presque toute sa masse est concentrée, tandis que dans le raccourcissement autour du noyau atomique il y a un certain nombre d'électrons, chargés négativement. La charge totale du noyau atomique (positive) est égale à la charge négative des électrons, de sorte que la charge électrique totale de l'atome est neutre.

Modèle Bohr

Cette description des électrons en orbite autour du noyau atomique correspond au modèle de Bohr simple. Selon la mécanique quantique, chaque particule a une fonction d'onde qui occupe tout l'espace et les électrons ne sont pas situés sur des orbites bien que la probabilité de présence soit plus élevée à une certaine distance du noyau.

Quelles sont les propriétés nucléaires de l'atome?

Les unités de base de la chimie sont les atomes. Au cours des réactions chimiques, les atomes sont conservés en tant que tels, ils ne sont ni créés ni détruits, mais ils sont organisés différemment créant des liaisons différentes entre un atome et un autre.

Quelles sont les propriétés nucléaires de l'atome?Les atomes se regroupent en formant des molécules et d'autres types de matériaux. Chaque type de molécule est la combinaison d'un certain nombre d'atomes liés entre eux de manière spécifique.

Selon la composition de chaque atome, les différents éléments chimiques représentés dans le tableau périodique des éléments chimiques sont différenciés. Dans ce tableau, nous pouvons trouver le numéro atomique et le nombre de masse de chaque élément:

  • Le nombre atomique, représenté par la lettre Z, indique la quantité de protons dont dispose un atome, qui est égale à celle des électrons. Tous les atomes avec le même nombre de protons appartiennent au même élément et ont les mêmes propriétés chimiques. Par exemple, tous les atomes avec un proton seront l'hydrogène (Z = 1), tous les atomes avec deux protons seront l'hélium (Z = 2).
  • Le nombre de masse, est représenté par la lettre A, et se réfère à la somme des protons et des neutrons que l'élément contient. Les isotopes sont deux atomes avec le même nombre de protons, mais un nombre différent de neutrons. Les isotopes d'un même élément ont des propriétés chimiques et physiques très similaires.

Qu'est-ce que cela signifie qu'un atome a des isotopes?

Il arrive que les atomes d'un élément n'aient pas tous le même nombre de neutrons dans le noyau. C'est ce qu'on appelle l'isotope. Les isotopes ont (presque) les mêmes propriétés chimiques, mais d'autres propriétés physiques. Plus d'un isotope de pratiquement tous les éléments est connu. De plus, il est possible de produire de nouveaux atomes avec des réactions nucléaires, mais ils sont souvent instables et souffrent de détérioration radioactive.

Les isotopes sont très importants dans l'industrie de l'énergie nucléaire, car leur manipulation peut générer des variantes plus instables ( isotopes) qui favorisent les réactions de fission nucléaire. L' enrichissement d'uranium consiste à convertir un isotope d'uranium en un autre isotope d'uranium plus instable.

Histoire de la théorie atomique

Le concept d'atome est très ancien. Même Demokritos a suggéré que tout est fait d'atomes et de vide, et parce qu'il n'y a pas de vide dans les atomes, ils sont indivisibles, car seul le vide peut séparer les chansons les unes des autres.

Le concept d'atome en chimie a été introduit par John Dalton au début du 19e siècle. Sur ce, il a notamment expliqué la loi des coefficients de pondération multiples. Cette loi dit que si deux éléments forment plus d'un composé, alors les quantités d'un élément qui peuvent correspondre à la même quantité d'un autre élément sont dans une proportion entière simple, généralement petite.

Au début du XIXe siècle, cette théorie et ces réactions chimiques nous ont permis de déterminer de très près la relation entre les masses d'atomes de différents éléments. Cependant, on ne savait pas encore à quel point leurs masses étaient grandes dans une fraction de gramme, seules leurs masses relatives étaient connues. Par conséquent, il était nécessaire d'introduire une unité spéciale de masse atomique qui était initialement définie comme la masse de l'atome d'hydrogène. (Aujourd'hui, il est défini comme 1/12 de la masse de l'atome de carbone 12).

Dans le même temps, la thermo-théorie et la théorie des gaz cinétiques étroitement liés, qui nécessitaient également un gaz composé de molécules, se sont également développées rapidement. Loi d'Avogadro, basée sur la théorie du gaz cinétique. Il a également été utile pour déterminer les masses atomiques d'éléments gazeux.

Cependant, au 19ème siècle, la théorie atomique était d'une importance particulière en chimie organique. Grâce à diverses réactions chimiques, des conclusions puissantes ont été tirées sur la structure des molécules organiques et l'ordre dans lequel les atomes sont situés ensemble. Lorsque, bien plus tard, les structures des molécules organiques ont pu également être étudiées par rayons X, les conclusions des chimistes se sont avérées correctes dans la plupart des cas.

La théorie atomique a été rapidement acceptée par les scientifiques, bien qu'il y ait encore des doutes à la fin du XIXe siècle, par exemple Ernst Mach. Seuls les résultats de la radioactivité et l'explication du mouvement d'Albert par Albert Einstein en 1905 ont finalement résolu le différend et permis de déterminer la relation entre l'unité de masse atomique et le gramme.

Dalton et la communauté scientifique longtemps après lui ont maintenu l'atome indivisible. Cependant, l'étude de l'électrolyse vers la conclusion que l'atome peut obtenir une charge électrique, c'est-à-dire ionisée, a progressivement conduit à l'hypothèse qu'il y avait aussi des particules plus petites chargées électriquement.

Modèles atomiques

Il y a un peu plus de 2000 ans, le philosophe Platon a introduit des atomes dans divers éléments du timios. Il a combiné un polygone régulier, la pièce dite platonique, dans chaque élément classique: la terre, l'air, le feu et l'eau, de sorte que la terre était équivalente à un cube, un octaèdre d'air, un icosaèdre d'eau et un tétraèdre de feu. Platon pensait que chaque élément était formé par ses propres atomes, comme le supposent les théories actuelles.

Parmi les modèles atomiques actuels, basés sur des découvertes scientifiques, le premier est le modèle d'ampoule du piégeur d'électrons Joseph Thomson. Il avait été constaté que l'atome était électriquement neutre mais était composé de particules chargées de différentes marques. Selon la théorie classique, le seul modèle atomique permanent possible était celui dans lequel les particules positives et négatives sont distribuées uniformément à l'atome.

Cependant, Ernest Rutherford a fait une expérience dans laquelle il a bombardé une mince feuille d'or avec des particules alpha. À sa grande surprise, il a découvert qu'une petite partie des particules rebondissait à travers les autres, comme si la plus grande partie de l'atome était vide et que seul un petit noyau contenait toute la masse. Rutherford s'est retrouvé dans un modèle de système solaire où les électrons font circuler un noyau positif de la même manière que les planètes du soleil. Cependant, le modèle atomique de Rutherford ne serait pas stable, selon la physique classique, car les électrons dans le mouvement circulaire iraient bientôt rayonner leur énergie.

Niels Bohr a résolu le problème en faisant valoir que les électrons ne font circuler le noyau que dans certains chemins stationnaires permanents. Dans le modèle de Bohr, les électrons ne sont émis que lorsqu'ils se déplacent d'une piste à l'autre lors de l'absorption ou de l'émission d'un photon. Les faiblesses du modèle sont liées au fait que cela n'explique en rien cela.

Enfin, des physiciens comme Erwin Schrödinger ont reçu la mécanique quantique développée. Le modèle atomique dans lequel les électrons forment des nuages ​​de probabilité autour du noyau: on ne sait jamais avec certitude où se trouve l'électron, mais c'est comme s'il s'étendait dans l'espace. En raison de la complexité et de la rationalité de la mécanique quantique, les modèles simples de Rutherford et Bohr sont toujours utilisés dans l'enseignement, et la plupart des gens considèrent encore les atomes comme de petits systèmes solaires. Cependant, le modèle atomique de la mécanique quantique s'est révélé valide dans de nombreuses expériences extrêmes.

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Dernier examen: 19 avril 2019