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Les dimensions de l'atome- Collège- Physique Chimie

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Objectif

Comprendre les dimensions de l'atome.

Niveau préconisé : 3^e

Points clés

L’atome est une particule très petite, invisible à l’œil nu et qui est à la base de la constitution de la matière. Il y a 118 éléments différents.
L’atome est très petit (10^–¹⁰ m environ), mais son noyau est 100 000 fois plus petit (10^–¹⁵ m).
La plus grande partie du volume d'un atome est donc essentiellement constituée de vide. C'est ce que l'on appelle une structure lacunaire.

L'atome est représenté par une sphère délimitée par le nuage électronique dont le centre est le noyau. Il faut connaitre les ordres de grandeur des différentes dimensions de l'atome.

1. La dimension de l'atome

La sphère qui représente l'atome possède un rayon qui englobe le noyau et qui va jusqu'aux limites du nuage électronique.

Son diamètre est environ égal
à 10^–¹⁰ m (0,000 000 000 1 m) = 0,1 nm (nanomètre).

Remarque : 1 m = 10⁹ nm.

Les dimensions de l'atome

2. La dimension du noyau

Le noyau peut être assimilé à une sphère de diamètre environ égal
à 10^–¹⁵ m.

L’ordre de grandeur du rapport entre le diamètre de l’atome et celui du noyau est égal à :

Le diamètre de l’atome est environ 100 000 fois plus grand que celui du noyau.

Exemples

Si le noyau de l’atome d’hydrogène de symbole H avait un diamètre égal à 1 mm, l’atome aurait un diamètre égal à 1 × 100 000 = 100 000 mm = 100 m.

Si le noyau était une orange de 3 centimètres de rayon, l'atome aurait un rayon de 0,03 m × 100 000 = 3 000 m = 3 kilomètres.

3. Le vide dans la structure atomique

Les électrons qui gravitent autour du noyau sont très petits et peu nombreux. Entre le noyau et le rayon atomique, il existe donc du vide dans lequel les électrons se déplacent. On dit que l'atome possède une structure lacunaire.

La matière qui constitue un atome est essentiellement concentrée dans son noyau. Les électrons tournent autour de ce noyau. Les distances qui séparent le noyau des électrons sont très grandes.

La plus grande partie du volume d'un atome est ainsi essentiellement constituée de vide. C'est ce que l'on appelle une structure lacunaire.

Exemple

La structure lacunaire de l'atome d'hydrogène (1 électron)

Remarque
La structure lacunaire de l’atome se retrouve aussi pour l’Univers.

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