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    Latome correction

    I. Modle de latome : travers lhistoire :

    Voici 4 personnages qui ont contribu connatre latome.

    430 av JC 1904 1913 1926

    Naissance de latome Modle Plum-pudding Modle plantaire Modle quantique

    3B 2A 1C 4D

    Voici 4 phrases quils auraient pu prononcer :

    A Des lectrons ngatifs se rpartissent lintrieur dun noyau positif, de la mme faon que les pruneaux se dispersent dans un cake

    B La matire ne peut tre divise indfiniment. Elle est faite de grains quon appellera atomes, ce qui signifie quon ne peut pas les diviss

    C Les lectrons tournent autour du noyau positif comme les plantes de notre systme solaire tournent autour du Soleil.

    D Il faut abandonner le concept de trajectoire de llectron. Celui-ci est dlocalis dans le nuage lectronique : on parle de probabilit de prsence de llectron au tour du noyau.

    Voici 4 documents illustrant les propos ci-dessus :

    1 2 3 4

    Attribuer chaque personnage ses propos et lillustration qui laccompagne. (Dernire ligne du

    premier tableau complter).

    II. Ce que nous devons retenir :

    1. Un exemple : latome daluminium :

    A partir du document ci-contre, dcrire latome

    daluminium :

  • 2 2. Le noyau :

    Il est form de nuclons qui sont les protons et les neutrons.

    On appelle A le nombre total de nuclons que compte le noyau.

    Nuclon Masse Charge Nombre

    Proton mP =1,67.10-27

    kg qp = +e = 1,6.10-19

    C Z

    Neutron mn mp qn = 0 (neutres) N = A Z

    Vocabulaire :

    Z est le numro atomique ou nombre de charge

    A est le nombre de masse

    Exprimer N le nombre de neutrons prsents dans le noyau en fonction de A et Z (tableau).

    3. Les lectrons :

    Ils nont pas de trajectoire prcise. Ils se meuvent dans un espace vide, relativement grand par

    rapport la taille du noyau.

    Masse Charge Nombre

    Electron me =9,1.10-31

    kg qe= - e = -1,6.10-19

    C Z

    4. Neutralit de latome :

    a. Comparez la charge dun lectron et celle dun proton : Les charges sont exactement opposes.

    b. Comparez le nombre de protons dans le noyau dun atome et le nombre dlectrons autour de ce noyau :

    Il y a autant de protons dans le noyau que dlectrons autour de ce noyau.

    c. Conclure : Latome est lectriquement neutre.

    5. Masse dun atome :

    a. Comparez la masse de llectron et celle dun nuclon :

    183510.1.9

    10.67,131

    27

    e

    p

    m

    m

    La masse dun lectron est presque 2000 fois plus petite que la masse dun nuclon.

    b. Pourquoi peut-on affirmer que la masse dun atome correspond la masse de son noyau ? La masse des lectrons est ngligeable devant celle du noyau.

    c. Calculez la masse du noyau de latome daluminium.

    npnoyau mNmZm

    kgmnoyau26272727 10.51,410.67,12710.67,11410.67,113

    d. Proposez une formule qui permet de calculer une valeur trs approche de la masse dun atome ma en fonction de A et mp :

    ppnoyaua mAmNZmm

  • 3 6. Reprsentation :

    On reprsente un atome en prcisant Z et A. Le symbole utilis est not X :

    Exemples : Dcrire chacun des atomes ci-dessous

    Nom de latome Nombre de Nuclons Nombre

    dlectrons Protons Neutrons

    Carbone 6 6 6

    Oxygne 8 8 8

    Hydrogne 1 0 1

    7. Isotopes :

    Deux atomes sont isotopes si ils ont le mme numro atomique Z mais un nombre de masse A

    diffrent.

    Comparer les noyaux de deux isotopes ?

    Les noyaux de 2 isotopes comptent le mme nombre de protons mais un nombre de neutrons

    diffrents.

    Comme ils ont le mme numro atomique, ils gardent le mme nom ; pour les diffrencier, on ajoute

    leur nom leur nombre de masse A. ex : le carbone 12, le carbone 14, etc.

    Reprsentation

    Nbre de

    protons

    Nbre de

    neutrons

    Abondance

    naturel

    H

    hydrogne lger

    (ou hydrogne -

    tout court)

    1 0 99,98 %

    deutrium

    1 1 0,02 %

    tritium

    1 2 10-4

    %

    C

    carbone 12

    6 6 98,2 %

    carbone 13

    6 7 1,1 %

    carbone 14

    6 8 10-10

    %

    III. Lexprience de Rutherford :

    En 1909, la structure de latome ntait pas connue.

    Marsden, Geiger et Rutherford entreprirent dutiliser

    des particules pour explorer latome. Ils bombardrent pour cela une feuille dor denviron

    0,6mm, place dans une enceinte vide, par un

    faisceau de particules . Ils constatrent que la grande majorit des particules

    traversent la feuille dor sans tre dvies. En effet,

    la tache observe sur lcran fluorescent garde la

    mme intensit avec ou sans feuille dor interpose.

    Seules quelques particules taient dvies, comme en

    tmoigne les impacts fluorescents sur lcran.

    Aprs la fin de lexprience, la feuille dor tait

    intacte.

    Lor est un mtal. On rappelle quun mtal est un empilement rgulier et compact dun mme type datomes.

    XAZ

    C126

    O168

    H11

    H11

    H21

    H31

    C126

    C136

    C146

  • 4 Un atome dor compte 79 protons et 118 neutrons dans son noyau, et 79 lectrons autour de son noyau. Une particule (alpha) est un noyau datome dhlium ; il est constitu de 2 protons et de 2 neutrons.

    1. Calculer les masses dune particule alpha et dun noyau datome dor.

    palpha mm 4 A.N. kgmalpha2710.68,6

    palpha mm 11879 A.N. kgmalpha2510.29,3

    2. Comparer la masse dune particule celle dun lectron tournant autour du noyau de latome

    dor. Quarrive-t-il la particule lorsquelle rencontre un lectron ?

    734010.1,9

    10.68,631

    27

    electron

    alpha

    m

    m

    Une particule alpha a une masse presque 8000 fois plus importante quun lectron.

    Lorsquune particule alpha rencontre un lectron, elle ljecte de latome.

    La particule nest pas dvie de sa trajectoire.

    3. Comparer la masse dun noyau datome dor la masse dune particule ? Quarrive-t-il lorsquune

    particule arrive sur un noyau datome dor ?

    4910.68,6

    10.29,327

    25

    alpha

    or

    m

    m

    Le noyau de latome dor a une masse presque 50 fois plus importante que la particule .

    Une particule alpha rebondit lorsquelle rencontre un noyau datome dor.

    4. Combien faut-il de couches datomes, empiles les unes sur les autres, pour obtenir une feuille dor

    de 0,6mm dpaisseur sachant que e rayon dun atome dor est de 0,15 nm.

    6

    9

    3

    10.210.15,02

    10.6,0

    2

    r

    eN Il y a 2 millions de couches.

    5. Daprs les rponses que vous venez de donner, quel rsultat aurait pu attendre Rutherford

    lorsquil ralisa son exprience ?

    Il sattendait ce que les particules alpha soient renvoyes.

    6. Proposer une hypothse qui pourrait expliquer les rsultats de lexprience de Rutherford.

    Les noyaux des atomes sont extrmement petits.

    7. Aujourdhui, on sait que le rayon dun atome dor est de 0,15 nm et celui dun noyau dor est de 7

    fm. Ces informations permettent-elles de confirmer votre hypothse ?

    Comparons un atome son noyau : 2142810.7

    10.15,015

    9

    noyau

    atome

    r

    r

    Le noyau est plus de 20000 fois plus petit que latome. Ceci confirme lhypothse.

    8. Choisir parmi les analogies suivantes, celle qui pour vous traduit le mieux lexprience de

    Rutherford :

    b) un enfant qui jette du sable travers un grillage larges mailles.

    9. En quel sens peut-on dire que le remplissage de lespace par la matire est lacunaire ?

    La matire est concentre dans les noyaux des atomes qui sont trs petits. Les noyaux sont spars

    par des espaces vides (lacunes) qui sont comparativement trs grand par rapport aux noyaux.