Toute substance, vivante ou inerte, est constituée d'atomes. Ceux-ci sont composés de trois particules fondamentales et de beaucoup de vide. La classification périodique des éléments regroupe tous les atomes et certaines de leurs caractéristiques.
La structure de l'atome
Les particules de l'atome
Atome
L'atome est le constituant fondamental de la matière. Il est composé d'un noyau autour duquel des électrons sont en mouvement.
Structure d'un atome
Le noyau est constitué de particules appelées nucléons. Il existe deux sortes de nucléons :
- Les protons, portant chacun une charge élémentaire positive (notée +e)
- Les neutrons, ne portant pas de charge électrique
Le proton et le neutron ont à peu près la même masse ( m_{nucléon} = 1{,}67 \times 10^{-27} kg).
Les électrons, eux, portent une charge élémentaire négative (-e) et ont une masse beaucoup plus faible.
Un atome étant électriquement neutre, il contient autant d'électrons que de protons.
Un atome d'oxygène contient 8 protons, il contient donc aussi 8 électrons.
La représentation symbolique d'un atome
Un atome est caractérisé par un symbole ( \ce{C} pour carbone, \ce{O} pour oxygène, etc.) et le nombre de protons et nucléons qu'il contient.
La représentation symbolique d'un atome de symbole X dont le noyau comporte Z protons et A nucléons, est : ^A_ZX.
Un atome d'oxygène est composé de 8 protons et 8 neutrons. Il contient donc 16 nucléons et sa représentation symbolique est ^{16}_8O.
Numéro atomique Z
Le numéro atomique Z d'un atome correspond au nombre de protons contenus dans son noyau.
La notation symbolique d'un atome d'aluminium est ^{27}_{13}Al, son numéro atomique est donc Z = 13,ce qui signifie que son noyau contient 13 protons.
Nombre de nucléons A
Le nombre de nucléons que contient le noyau d'un atome est noté A.
La notation symbolique d'un atome d'aluminium est ^{27}_{13}Al, son nombre de nucléons est donc A = 27, ce qui signifie que son noyau contient 27 nucléons.
La composition d'un atome
Donner la composition d'un atome, c'est indiquer de combien de protons, neutrons et électrons il est constitué.
Dans la représentation symbolique d'un atome, on trouve le nombre de protons (égal au numéro atomique Z), mais pas le nombre de neutrons, il faut le calculer en ôtant le nombre de protons (Z) au nombre de nucléons (A). Ainsi, le nombre de neutrons est égal à A-Z .
Un atome d'aluminium ^{27}_{13}Al est composé de A=27 nucléons, dont Z=13 protons et A-Z=14 neutrons, et aussi de 13 électrons (car un atome est neutre).
Les ordres de grandeur des rayons d'un atome et de son noyau
L'atome et son noyau sont représentés comme des sphères, mais d'ordres de grandeur différents : celui du noyau de l'atome est 10^{-15} m, tandis que celui de l'atome est 10^{-10} m (soit 100 000 fois plus grand). Entre le noyau et les électrons qui l'entourent, il n'y a rien : l'atome est donc essentiellement composé de vide.
Représentation d'un atome et de son noyau
La classification périodique des éléments chimiques
Classification (ou tableau) périodique
La classification (ou tableau) périodique regroupe tous les éléments chimiques, rangés par numéro atomique Z croissant.
Classification (ou tableau) périodique
Chaque case de la classification périodique correspond à un atome et ses nom, symbole, numéro atomique et masse atomique sont généralement indiqués. Ainsi, il est possible de retrouver le numéro atomique et le symbole d'un atome à partir de son nom.
Dans la 1ère colonne et la 4ème ligne, on repère la case du potassium. On détermine ainsi son symbole (\ce{K}) et son numéro atomique (19).