La structure atomique

La structure atomique
Jack a dit…
Il était une fois, enfoui dans les plis reculés de la matière, par-delà le mesurable, en deçà du visible, dans l’imaginaire le
plus incertain, parfois hors limite entendement et pourtant, indubitablement là, là ou là, les atomes. Au centre de chaque
atome, agglutinés dans un noyau très dense, il y a les protons et les neutrons. Hors du noyau, loin, très loin, au delà de
déserts immenses, vides et inhospitaliers, il y a les électrons. Voyageurs furtifs, ivres de mouvements et de vitesse ils
tournent sans fin. Mais, une force étrange, aliénante, la force électromagnétique, les maintient emprisonnés dans
leurs atomes en orbite autour des protons et des neutrons [...]
La matière qui nous entoure est constituée d'atomes.
C'est quoi un atome ?
De façon simple, on peut représenter un atome par un
noyau autour duquel gravitent des électrons à une vitesse
prodigieuse.
Le noyau est constitué de 2 types de nucléons : les protons
et de neutrons Le modèle de Bohr, bien que dépassé,
permet une représentation simplifiée de la structure
atomique. Il s'agit d'un modèle planétaire.
Sur cette base, on peut modéliser un atome à l’aide d’un
noyau autour duquel il y a un nuage d’électrons. Les
électrons se déplacent à des vitesses prodigieuses autour
du noyau. Il est impossible de se représenter leurs
trajectoire mais on peut, par exemple, déterminer les zones
où on a le plus de chances de les rencontrer : ce sont les
orbitales. Chaque orbitale correspond à un niveau
d’énergie. Il est possible pour les électrons de passer d’un
niveau d‘énergie à un autre mais à une seule condition :
absorber exactement l’énergie nécessaire.
La matière, c'est du vide !
Un atome mesure un dixième de millionièmes de millimètre.
Le noyau est cent mille fois plus petit que l'atome lui-même. Quant aux masses, celle d'un nucléon est un
peu inférieure à 2 millièmes de milliardième de milliardième de milligramme et celle d'un électron lui est
1836 fois inférieure. Pour bien se rendre compte, imaginons un atome d'hydrogène – un électron et un
proton – que l'on aurait grossit mille milliards de fois : l'électron serait considéré comme un point qui
tournerait autour du noyau d'un millimètre au sein d'une sphère de 100 mètres de diamètre ! Tout l'espace
situé entre l'électron et le noyau est du vide. Un atome est donc constitué de plus de 99.99 % de vide !
L’équilibre de la matière
Un atome est électriquement neutre. L'électron a
une charge négative, le proton a une charge
positive et le neutron, comme l'indique son nom est
neutre. Dans chaque atome, il y a autant de
charges négatives que de charges positives, donc
autant de protons que d'électrons. Mais dans
certaines conditions (courant électrique, réaction
chimique, lumière), un atome peut perdre ou
gagner un ou plusieurs électrons, l'atome devient
alors chargé, on dit que c'est un ion, positif ou
négatif. Les atomes peuvent s'assembler et ils
forment alors des molécules.
Dans le noyau, les nucléons ne sont pas
indivisibles, ils sont constitués d'éléments
encore plus petits, les quarks. C'est grâce à
des accélérateurs de particules tels que le
CERN à Genève qu'on a découvert ces
constituants élémentaires. Il s'agit de la
physique des particules.
Pour en savoir plus :
le modèle en couche
Les électrons orbitent autour
d ‘un noyau sur plusieurs
couches
électroniques.
Le
nombre de couches est limité à
7. On les désigne par les lettre
K,L,M,O,Pet Q. La couche K est
située au plus proche du noyau,
puis la couche L et ainsi de suite.
Elles correspondent aux rangées
du
tableau
périodique
de
Mendeleïev, ci-contre.
On ne vous dit pas tout : l’énergie de la matière
Dans leur état fondamental, les électrons d’un atome sont sur des couches au plus proche du
noyau. Pour chaque atome il y a un nombre précis de couches remplies. Les électrons peuvent
gagner de l énergie. L’atome quitte alors son état fondamental pour passer dans un état excité.
S’il reçoit encore plus d énergie il peut se libérer de l’atome et devient un ion. Un atome excité
revient toujours à son état fondamental. Pour ce faire il doit perdre l’énergie qu’il a en trop en
émettant par exemple un photon, un grain d’énergie ou « grain de lumière ».