Activité seconde                  

 Modèle de l'atome

   I°) La structure de l'atome  : Travail sur texte

«         «Lorsque j'entrai au laboratoire dirigé par Joliot au Collège de France, la connaissance que j'avais de la

 st       structure de la matière ne devait guère dépasser celle acquise par un lycéen de 1993 abonné à de bonnes

          revues de vulgarisation. Je les résume rapidement : la matière est composée d'atomes, eux-mêmes constitués

 de      noyaux entourés d'un cortège d'électrons. Les noyaux portent une charge électrique positive qui est de même

          valeur et de signe opposé à la charge des électrons qui gravitent autour du noyau. La masse d'un atome est

          concentrée dans le noyau. (...)

L       Le noyau de l'hydrogène, ou proton, porte une charge électrique positive. Celui-ci a un compagnon, le neutron,

         qui est neutre électriquement et a sensiblement la même masse. Tous deux s'associent de façon très compacte

         pour constituer les noyaux qui sont au cœur des atomes peuplant notre univers. Ils s'entourent d'un cortège

         d'électrons dont la charge compense exactement celle des protons. En effet, la matière est neutre, sinon elle

         exploserait en raison de la répulsion qu'exercent l'une sur l'autre des charges de même signe, positif ou négatif.

         Il faut avoir en tête l'échelle des dimensions. Le rayon du noyau d'un atome d'hydrogène est voisin de 10^-15 m.

         et celui de l'atome d'hydrogène est de 53.10^-12 m. On voit donc que presque toute la masse d'un atome est

         concentrée en un noyau central et que, loin sur la périphérie, se trouve un cortège qui est fait de particules de

         charge électrique négative, les électrons. C'est ce cortège seul qui gouverne le contact des atomes entre eux

         et donc tous les phénomènes perceptibles de notre vie quotidienne, tandis que les noyaux, tapis au cœur des

         atomes, en constituent la masse. »

       Georges CHARPAK, Extrait de La vie à fil tendu 

       Questions :

      1.       Qui est Georges Charpak ? Pour quel travail a-t-il reçu le prix Nobel ?

      2.       Qui est Frédéric Joliot ? Pour quelle découverte a-t-il été prix Nobel ? En quelle année ?

          NB : Consulter le site : http://www.nobelprizes.com

      3 .       Compléter le tableau ci-dessous :

     4.       De quoi est constitué l’atome d’hydrogène ?

     5.       A partir des données suivantes : m_p=1,673.10^-27 kg, m_e=9,109.10^-31 kg justifier la phrase de G.CHARPAK « On voit

               donc que presque toute  la masse d’un atome est concentrée en un noyau central… » Vous pourrez faire

           les calculs en prenant l’atome d’hydrogène.

    6.      Si le noyau de l’atome d’hydrogène avait la taille d’une balle de tennis (rayon balle=3 cm), indiquer dans ce cas à quelle

             distance se trouverait l’électron du noyau ?

    Le terme lacunaire pour définir l’atome est-il justifié ?

  II°) Les isotopes : travail sur texte

       Lire le texte suivant et répondre aux questions :

     «Le noyau est donc constitué de protons et de neutrons selon une loi bien simple: il faut autant de protons qu'il y a

      d'électrons en orbite autour du noyau pour que la charge électrique de l'atome soit nulle. Quand au nombre de  neutrons,

      il pourra varier de quelques unités pour un même élément : on aura alors plusieurs isotopes de masses un peu différentes,

      mais de propriétés chimiques très voisines puisque celles-ci sont essentiellement dues au nuage électroniques de l’atome. »

      …

      « … Le proton et le neutron ne sont pas élémentaires. Une poupée gigogne, à laquelle on a donné le nom de quark, est

      cachée dessous. Comme le noyau d’oxygène contenait huit protons et huit neutrons, le proton et le neutron contiennent

      chacun trois quarks. Mais le comportement de ces quarks est déconcertant : ils restent dissimulés à l’intérieur de grosses

      particules comme le proton et le neutron …»

     Extrait de Le rêve des physiciens, J .-P PHARABOD et B . PIRE

     Éd. O . Jacob ; 1993

    1°) Qu'appelle-t-on des isotopes ? Des atomes isotopes d'un même élément ont-ils des propriétés chimiques

         différentes ?Pourquoi ?

     2°) Le carbone possède3 isotopes. Donner les ?

        Quel usage fait-on du carbone 14 ?

       Le graphite et le diamant sont constitués uniquement d'atomes de carbone. En vous aidant de documents,

      rechercher ce qui diffère entre  eux.