Le noyau de l'atome, sa masse et sa charge électrique.

Que signifie noyau d'atome ? Quels sont les constituants du noyau d'un atome ? Quelle est la nature des protons ? Quel est le nombre de protons dans chaque atome ? Quelle est la charge électrique d'un proton ? Quelle est la masse d'un proton ? Quelle est la nature des neutrons ? Quelle est le nombre de neutrons dans le noyau d'un atome ? Quelle est la charge électrique d'un neutron ? Quelle est la masse d'un neutron ? Que signifie nombre de masse d'un atome ? Comment calculer la masse du noyau d'un atome ? Calculons la masse du noyau de quelques atomes ! Comment calculer la charge électrique du noyau d'un atome ? Calculons la charge électrique du noyau de quelques atomes !

Schéma représentant un atome de Lithium, le noyau occupe la partie centrale. Il est formé par 3 protons
représentés par les sphères rouges, et 4 neutrons représentés par les sphères bleus. 

🔷 Que signifie noyau d'atome ?

Un atome est constitué de deux parties; une partie périphérique appelé nuage électronique, cette partie est formée par des électrons qui sont en mouvement autour de la partie centrale de l'atome. C'est cette partie centrale de l'atome que l'on appelle : noyau de l'atome ou noyau atomique.

Le noyau de l'atome est donc sa partie centrale, autour de laquelle tournent les électrons de ce même atome. Alors, par quoi le noyau atomique est-il constitué ? quelle est la nature des constituants du noyau atomique? Quelles sont leurs masses et leurs charges électriques ? Dans ce qui suit, nous allons éclaircir et répondre à toutes ces questions.

🔷 Quels sont les constituants du noyau d'un atome ?

Deux sortes de particules entrent dans la constitution du noyau atomique : Ce sont les protons et les neutrons. 

⏩ Quelle est la nature des protons ?

Les protons sont des particules qui font partie du noyau atomique. Le nombre de protons diffère d'un atome à l'autre. un proton est caractérisé par une charge électrique et une masse.

⏩ Quel est le nombre de protons dans chaque noyau atomique ?

Le nombre de protons dans un atome est égale au nombre d'électrons de cet atome. Par exemple, l'atome qui possède Z électrons possède aussi Z protons. Prenons comme exemple les atomes suivants : L'atome d'Hydrogène possède 1 seul électron, il a aussi 1 seul proton. L'atome de Fluor possède 7 électrons, il a aussi 7 protons. L'atome d'Aluminium a 13 électrons, il possède aussi 13 protons. L'atome de Calcium a 20 électrons, il possède aussi 20 protons.

⏩ Quelle est la charge électrique d'un proton ?

Les protons d'un atome sont chargés d'électricité positive, Chaque proton porte la charge élémentaire positive +e, la valeur de cette charge électrique élémentaire est : +e=1,602×10⁻¹⁹C

Dans un atome quelconque, la charge électrique de l'ensemble de ses protons est égale à la somme des charges de tous ces protons. Comme le noyau de l'atome possède Z protons, alors la charge électrique portée par l'ensemble de ces protons est égale à : 

Z×(+e)=Z×1,602×10⁻¹⁹C

Exemples : 

L'atome d'Hydrogène possède 1 seul proton, la charge électrique de l'ensemble de ses protons est égale à 1×1,602×10⁻¹⁹C=1,602×10⁻¹⁹C 
L'atome de Beryllium possède 4 protons, la charge électrique portée par l'ensemble de ses protons est égale à 4×1,602×10⁻¹⁹C=6,408×10⁻¹⁹C

L'atome de Néon possède 10 protons, la charge électrique de l'ensemble de ses protons est égale à 10×1,602×10⁻¹⁹C=16,02×10⁻¹⁹C 

L'atome d'Argon possède 18 protons, la charge électrique portée par l'ensemble de ses protons est égale à 18×1,602×10⁻¹⁹C=28,836×10⁻¹⁹C 

L'atome de Krypton possède 36 protons, la charge électrique de l'ensemble de ses protons est égale à 36×1,602×10⁻¹⁹C=57,672×10⁻¹⁹C 

L'atome de Xénon possède 54 protons, la charge électrique de l'ensemble de ses protons est égale à 54×1,602×10⁻¹⁹C=86,508×10⁻¹⁹C 

Conclusion : La charge électrique de l'ensemble des protons d'un atome est positive.

⏩ Quelle est la masse d'un proton ?

Un proton est une particule de matière qui est caractérisée par une masse très faible. Cette masse est égale à 1,6726×10⁻²⁷kg. 

mp=1,6726×10⁻²⁷kg. La masse du proton est très proche à la masse du neutron.

⏩ Quelle est la nature des neutrons ?

Les neutrons sont aussi des particules de matière qui entrent dans la constitution du noyau atomique. Chez un même atome, le nombre de neutrons peut-être variable.

⏩ Quelle est le nombre de neutrons dans le noyau d'un atome ?

Le nombre de neutrons dans le noyau d'un atome quelconque est généralement proche du nombre de protons chez ce même atome, parfois le nombre de neutrons est égal au nombre de protons dans un même atome. Dans d'autres cas, un même atome peut avoir des nombres de neutrons différents.

Par exemple, chez l'atome d'Hydrogène, on peut trouver soit 0 neutrons, soit 1 neutron, soit 2 neutrons : On les appelle des isotopes de l'atome d'Hydrogène. 
Chez l'atome de Carbone, on peut trouver soit 6 neutrons, soit 7 neutrons, soit 8 neutrons : Ce sont, le Carbone 12; le Carbone 13 et le Carbone 14; on les appelle des isotopes de l'atome de Carbone.

⏩ Quelle est la charge électrique d'un neutron ?

Le neutron est dépourvu de toute charge électrique. Il ne possède ni charge électrique positive ni charge électrique négative. Le neutron est une particule neutre. Sa charge électrique est nulle. Donc, le neutron est électriquement neutre. Dans chaque noyau atomique, la charge électrique portée par ses neutrons est neutre puisque chaque neutron est électriquement neutre.  

⏩ Quelle est la masse d'un neutron ?

Le neutron est caractérisé par une masse qui est très faible. Il est à peu près égale à la masse d'un proton. La masse d'un neutron est égale à : mn=1,675×10⁻²⁷kg. La masse du neutron est très proche à la masse du proton.

🔷 Que signifie nombre de masse d'un atome ?

Les protons et les neutrons sont appelés des nucléons. Le noyau de chaque atome possède un nombre de protons et un nombre de neutrons. La somme du nombre de protons et du nombre de neutrons est égale au nombre de nucléons qui se trouvent dans le noyau de chaque atome. Ce nombre de nucléons qui caractérise chaque atome est appelé nombre de masse et on le note A. 

A=nombre de protons+nombre de neutrons. 

Conclusion : A est le nombre de masse d'un atome.   

🔷 Comment calculer la masse du noyau d'un atome ?

Dans un atome, la masse de son noyau est égale à la somme des masses de ses protons et de ses neutrons.

La masse du proton est de : mp=1,6726×10⁻²⁷kg. La masse du neutron est de : mn=1,6749×10⁻²⁷Kg

Les protons et les neutrons ont donc à peu près la même masse. La masse du proton est à peu près égale à la masse du neutron. cette masse de ces deux particules sera égale à : m=1,67×10⁻²⁷kg. La masse du proton ou du neutron est très faible mais elle est très supérieure à la masse d'un électron.

⏩ Calculons la masse du noyau de quelques atomes :

Dans ce paragraphe nous allons prendre quelques exemples d'atomes et nous allons calculer la masse de leur noyau. Cette masse sera égale à la somme des masses de l'ensemble de ses nucléons, c'est-à-dire, la somme des masses de tous ses protons et tous ses neutrons.

Puisque la masse d'un proton est à peu près égale à la masse d'un neutron est égale à m=1,67×10⁻²⁷kg;

Et puisque le nombre de protons+le nombre de neutrons=le nombre de nucléons=le nombre de masse d'un atome=A;

Alors, la masse du noyau de l'atome est égale au produit de la masse d'un nucléon par le nombre de masse A.

Conclusion : La masse du noyau d'un atome= Son nombre de masse A×La masse du nucléon m=A×m=A×1,67×10⁻²⁷kg

Les atomes que l'on va prendre comme exemple pour calculer leur masse de noyau sont : l'atome d'Hydrogène, l'atome d'Hélium, l'atome de Lithium, l'atome de Beryllium, l'atome de Bore, l'atome de Krypton et l'atome de Xénon.

Exemples :

Le nombre de masse A de l'atome d'Hydrogène est égal à 1; donc, la masse du noyau de l'atome d'Hydrogène=A×m=1×1,67×10⁻²⁷kg=1,67×10⁻²⁷kg.      Le nombre de masse A de l'atome d'Hélium est égal à 4; donc, la masse du noyau de l'atome d'Hélium=A×m=4×1,67×10⁻²⁷kg=6,68×10⁻²⁷kg  

Le nombre de masse A de l'atome de Lithium est égal à 7; donc, la masse du noyau de l'atome de Lithium=A×m=7×1,67×10⁻²⁷kg=11,69×10⁻²⁷kg

Le nombre de masse A de l'atome de Beryllium est égal à 9; donc, la masse du noyau de l'atome de Beryllium=A×m=9×1,67×10⁻²⁷kg=15,03×10⁻²⁷kg

Le nombre de masse A de l'atome de Bore est égal à 11; la masse du noyau de l'atome de Bore=A×m=11×1,67×10⁻²⁷kg=18,37×10⁻²⁷kg

Le nombre de masse A de l'atome de Krypton est 84; la masse du noyau de l'atome de Krypton=A×m=84×1,67×10⁻²⁷kg=140,28×10⁻²⁷kg

Le nombre de masse A de l'atome de Xénon est égal à 131; donc, la masse du noyau de l'atome de Xénon=A×m=131×1,67×10⁻²⁷kg=218,77×10⁻²⁷kg

🔷 Comment calculer la charge électrique du noyau d'un atome ?

Le noyau d'un atome est formé par des protons chargés positivement, et des neutrons qui sont électriquement neutres. Puisque la charge électrique de chaque neutron est neutre, alors, la charge électrique portée par le noyau de l'atome est égale seulement à la somme des charges électriques portées par les protons. Comme le nombre de protons dans chaque atome est à égale à Z et chaque proton porte la charge électrique élémentaire positive. 

La charge électrique du noyau est égale à Z×(+e)=Z×1,602×10⁻¹⁹C

La charge électrique du noyau atomique=la somme des charges des protons+la somme des charges des neutrons.

La charge électrique du noyau atomique = Z×(+e) + 0 = Z×1,602×10⁻¹⁹C

Comme chaque proton porte une charge électrique positive. 
Le noyau de l'atome est chargé d'électricité positive.

⏩ Calculons la charge électrique du noyau de quelques atomes :

Pour calculer la charge électrique du noyau de quelques atomes, nous allons appliquer la formule suivante: charge électrique du noyau=Z×1,602×10⁻¹⁹C 
Nous allons prendre comme exemple les atomes suivants : L'atome d'Hélium, l'atome de Fluor, l'atome de Sodium, l'atome d'Aluminium, l'atome de Silicium, l'atome de Chlore et l'atome d'Iode.
Exemples :
Le nombre de protons de l'atome d'Hélium est Z=2; donc,la charge électrique portée par son noyau est égale à 2×1,602×10⁻¹⁹C=3,204×10⁻¹⁹C

Le nombre de protons de l'atome de Fluor est Z=9; donc, la charge électrique portée par son noyau est égale à 9×1,602×10⁻¹⁹C=14,418×10⁻¹⁹C
Le nombre de protons de l'atome de Sodium est Z=11; donc, la charge électrique portée par son noyau est égale à 11×1,602×10⁻¹⁹C=17,622×10⁻¹⁹C
Le nombre de protons de l'atome d'Aluminium est Z=13; donc, la charge électrique portée par son noyau est égale à 13×1,602×10⁻¹⁹C=20,826×10⁻¹⁹C   

Le nombre de protons de l'atome de Silicium est Z=14; donc, la charge électrique portée par son noyau est égale à 14×1,602×10⁻¹⁹C=22,428×10⁻¹⁹C   

Le nombre de protons de l'atome de Chlore est Z=17; donc, la charge électrique portée par son noyau est égale à 17×1,602×10⁻¹⁹C=27,234×10⁻¹⁹C   

Le nombre de protons de l'atome d'Iode est Z=53; donc, la charge électrique portée par son noyau est égale à 53×1,602×10⁻¹⁹C=84,906×10⁻¹⁹C

En résumé : Le noyau d'un atome est la partie centrale de cet atome. Le noyau atomique est constitué de deux sortes de particules : Ce sont les protons et les neutrons. Les protons et les neutrons d'un atome sont appelés des nucléons.

La somme des nombres des protons et des neutrons, c'est-à-dire, le nombre de nucléons dans un atome est appelé: le nombre de masse, on le note A.

Chaque proton porte la charge électrique élémentaire positive qui est égale à +e=1,602×10⁻¹⁹C. La masse d'un proton est égale à mp=1,6726×10⁻²⁷kg.

Le neutron est électriquement neutre, sa charge électrique est égale=0. La masse du neutron est mn=1,675 × 10⁻²⁷kg.

Comme la masse du proton est à peu près égale à la masse du neutron, on leur attribue une même masse m=1,67×10⁻²⁷kg. Alors mp=mn=m=1,67×10⁻²⁷kg. Donc : la masse du noyau d'un atome=Le nombre de nucléons×1,67×10⁻²⁷kg=Le nombre de masse de cet atome×1,67×10⁻²⁷kg=A×1,67×10⁻²⁷kg.

Comme les neutrons sont électriquement neutres, la charge électrique du noyau atomique est égale à la somme des charges électriques des protons seulement. Donc : la charge électrique portée par le noyau est égale à Z×1,602×10⁻¹⁹C.

Comme les protons sont chargés positivement, le noyau atomique est aussi chargé d'électricité positive.

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