Composants de l’Atome
particules Subatomiques
Si le mot de l’atome à l’origine dénote une particule qui ne peut pas être découpé en petites particules, dans scientifiques modernes, l’utilisation de la « atome » est composé de plusieurs particules subatomiques. Les particules de base d’un atome sont constituées de l’électron, du proton et, pour les atomes autres que l’hydrogène-1, du neutron.,
l’électron est de loin le moins massif de ces particules à 9,11×10-31 kg, avec une charge électrique négative et une taille si petite qu’elle est actuellement incommensurable. Les Protons ont une charge positive et une masse 1 836 fois celle de l’électron, à 1,67×10-27 kg, bien que les changements d’énergie de liaison atomique puissent réduire cela. Les Neutrons n’ont pas de charge électrique et ont une masse libre de 1 839 fois la masse des électrons. Les Neutrons et les protons ont des dimensions comparables-de l’ordre de 2,5×10-15 m-bien que la « surface » de ces particules ne soit pas très nettement définie.,
on pense que les protons et les neutrons sont eux-mêmes composés de particules encore plus élémentaires, appelées quarks. Le quark est l’un des deux constituants élémentaires de la matière, l’autre étant le lepton, dont l’électron est un exemple. Il existe six types de quarks différents, et chacun a une charge électrique fractionnaire de +2/3 ou -1/3. Les Protons sont composés de deux quarks up et un quark down, tandis que le neutron est composé d’un quark up et de deux quarks., Les quarks sont maintenus ensemble par la forte force nucléaire, médiée par des particules élémentaires appelées gluons.
Nucleus
tous les protons et neutrons liés dans un atome forment un noyau atomique dense et massif, et sont collectivement appelés nucléons. Bien que la charge positive des protons les pousse à se repousser les uns les autres, ils sont liés avec les neutrons par un potentiel attractif à courte distance appelé force forte résiduelle., Le rayon d’un noyau est approximativement égal à fm, où A est le nombre total de nucléons. C’est beaucoup plus petite que le rayon de l’atome, qui est de l’ordre de 105 fm.
Atomes d’un même élément ont le même nombre de protons, appelé numéro atomique. Dans un seul élément, le nombre de neutrons peut varier, déterminant l’isotope de cet élément. Le nombre de neutrons par rapport aux protons détermine la stabilité du noyau, certains isotopes subissant une désintégration radioactive en raison de la force faible.,
le nombre de protons et de neutrons dans le noyau atomique peut être modifié, bien que cela puisse nécessiter des énergies très élevées en raison de la force forte. La fusion nucléaire se produit lorsque des protons ou des neutrons supplémentaires entrent en collision avec le noyau. La fission nucléaire est le processus inverse, provoquant l’émission par le noyau d’une certaine quantité de nucléons-généralement par désintégration radioactive. Le noyau peut également être modifié par bombardement par des particules subatomiques ou des photons de haute énergie., Dans de tels processus qui changent le nombre de protons dans un noyau, l’atome devient un atome d’un autre élément chimique.
la fusion de deux noyaux dont le nombre atomique est inférieur à celui du fer et du nickel est un processus exothermique qui libère plus d’énergie que nécessaire pour les réunir. C’est ce processus de libération d’énergie qui fait de la fusion nucléaire dans les étoiles une réaction autonome. La perte nette d’énergie de la réaction de fusion signifie également que la masse des noyaux fusionnés est inférieure à la masse combinée des noyaux individuels., L’énergie libérée (E) est décrite par la formule d’équivalence masse-énergie D’Albert Einstein, E= mc2, où m est la perte de masse et c est la vitesse de la lumière.
La masse du noyau est inférieure à la somme des masses des particules séparées. La différence entre ces deux valeurs est l’énergie de liaison du noyau. C’est l’énergie qui est émise lorsque les particules sont réunis pour former le noyau. L’énergie de liaison par nucléon augmente avec l’augmentation du nombre atomique jusqu’à ce que le fer ou le nickel soit atteint., Pour les noyaux plus lourds, l’énergie de liaison commence à diminuer. Cela signifie que les processus de fusion avec des noyaux qui ont des nombres atomiques plus élevés sont un processus endothermique. Ces noyaux plus massifs ne peuvent pas subir une réaction de fusion produisant de l’énergie qui peut maintenir l’équilibre hydrostatique d’une étoile. Finalement, à des nombres atomiques suffisamment élevés, l’énergie de liaison devient négative, ce qui donne un noyau instable.
nuage d’Électrons
Les électrons forment un beaucoup plus grand nuage d’électrons qui entourent le noyau., Ces électrons sont liés aux protons du noyau par la force électromagnétique. Le nombre d’électrons associés à un atome est plus facilement modifiable, en raison de la faible énergie de liaison des électrons.
les Atomes sont électriquement neutres, s’ils ont un nombre égal de protons et d’électrons. Les atomes qui ont un déficit ou un excédent d’électrons sont appelés ions. Les électrons les plus éloignés du noyau peuvent être transférés à d’autres atomes proches ou partagés entre atomes., Par ce mécanisme, les atomes sont capables de se lier dans des molécules et d’autres types de composés chimiques comme les cristaux de réseau ioniques et covalents.
chaque électron dans un atome existe à un État d’énergie particulier dans une région caractéristique autour du noyau qui est définie par une orbitale atomique. Cette fonction mathématique décrit le comportement ondulatoire de l’électron dans un état quantique particulier. L’électron peut changer son état à un niveau d’énergie plus élevé en absorbant un photon avec suffisamment d’énergie pour le stimuler dans le nouvel état quantique., De même, par émission spontanée, un électron dans un État d’énergie supérieure peut tomber à un État d’énergie inférieure tout en rayonnant l’énergie excédentaire sous forme de photon. Ces valeurs d’énergie caractéristiques, définies par les différences d’énergies des états quantiques, sont responsables des raies spectrales atomiques.
La forme du nuage d’électrons.
Retour en haut de la page