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L'atome et ses ordres de grandeur

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Sachant que l'atome est représenté par une sphère délimitée par le nuage électronique dont le centre est le noyau, différents ordres de grandeur peuvent être pris en compte dans la structure de l'atome :

• ordre de grandeur en taille,
• ordre de grandeur en masse.

1. Dimensions dans l'atome
a. Rayon atomique
La sphère représentant l'atome, d'après le modèle de Rutherford, possède un rayon qui englobe le noyau et va jusqu'aux limites du nuage électronique.
L'ordre de grandeur de l'atome est de 10-10 m = 100 pm
car 1 pm = 10-12 m

Plus un atome possède de nucléons et d'électrons, plus le volume de la sphère atomique associée au noyau est importante donc plus le rayon de l'atome noté ra est grand.

b. Rayon du noyau
L'ordre de grandeur du noyau atomique est de : 10-15 m = 1 fm.

Donc le rayon du noyau est 100 000 fois ou 105 fois plus petit que celui de l'atome.

Exemple : Si le noyau était une orange de 3 cm de rayon, l'atome aurait un rayon de 3 kilomètres.

c. Vide de la structure atomique
Les électrons qui gravitent autour du noyau sont très petits et peu nombreux ; entre le noyau et le rayon atomique, il existe donc un vide dans lequel les électrons se déplacent, on dit que :
L'atome possède une structure lacunaire.

2. Masses caractéristiques de l'atome
a. Masse du noyau
Le noyau d'un atome est constitué de nucléons de deux types : les neutrons et les protons donc pour calculer sa masse, il suffit d'additionner les masses des particules qui le constituent grâce aux valeurs suivantes :


mnoyau (Fe) = mp × (Z) + mn × (A - Z)
mnoyau (Fe) = 1,673.10 -27 × (26) + 1,675.10 -27 × (30) = 9,375.10 -26 kg

b. Masse des électrons
Les électrons possèdent une masse 2000 fois plus faible que celle des nucléons :
c. Masse de l'atome
On remarque que la masse d'un électron est très petite comparée à celle des nucléons donc la masse de l'atome est concentrée dans son noyau.

Les masses des protons et des neutrons sont quasiment identiques aussi, si on néglige la masse des électrons :

matome ≈ A × m p.
L'essentiel

L'atome possède une structure lacunaire car la distance séparant les électrons externes (peu nombreux) du nuage électronique du noyau, est 100 000 fois plus grande que le rayon du noyau.

Les masses des neutrons et protons sont très supérieures à celle des électrons donc la masse de l'atome est concentrée dans son noyau : matome ≈ A × m p.

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