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L'expérience de Rutherford
Bonjour, j'ai un petit blocage au niveaux d'un DM en physique chimie, voici le sujet
En 1909, le physicien néo-zélandais Ernest Rutherford bombarde une feuille d'or par des particule alpha.
Si la majorité des particules alpha ne rencontrent pas d'obstacle sur leur trajet, certaines subissent une force déviation et rebondissent même, comme si elles rencontraient un obstacle. Après cette expérience, Rutherford sera amené à affirmer que " la matière, c'est presque entièrement du vide"
1- Le noyaux d'or a pour symbole 197/79 Au( le 197 est en haut et le 79 en bas). Quelle est la composition d'un tel noyau?
Le noyau d'or est composé de 197 nucléons et de 79 protons
2- Calculer le rapport entre la masse d'un noyau d'or et celle d'une particule alpha . Selon vous , cela peut-il expliquer pourquoi certaines particules rebondissent?
M(alpha) / M(Au) = ( 2Mproton + 2M neutron) / ( 197-79)m neutron + 79M proton =(environ) 4/197 =(environ) 2.0*10(puissance -2) =(environ) 2/100 = 1/50
Cela signifie que le noyau d'or est environ 50 fois plus lourd que la particule alpha.Donc quand une particule alpha percute un noyau d'or elle rebondit dessus et est ainsi dévié.
3- On considère qu'atome et noyau ont une forme sphérique de volume V= 4/3(le symbole "Pie") R3 (où R désigne le rayon de la sphère)
Calculer le rapport entre le volume de l'atome d'or sur celui de son noyau.
4- Cette réponse est-elle en accord avec la conclusion de Rutherford ?
Voilà, j'ai pu répondre aux deux première question mais je bloque au niveau de la 3 et donc j'ai besoin de la question 3 pour faire la question 4. C'est surement très facile à faire mais je bloque complètement.
Merci de m'aider et corrigés moi si j'ai fait une faute dans les deux première question.
Merci.
Bonjour,
La réponse à la première question est un peu ambiguë
Ce que tu as fait à la deuxième question prouve que tu as compris.
Je te propose pour la réponse à la première question :
soit :
"Le noyau d'un atome d'or est composé de 197 nucléons dont 79 protons"
ou encore :
"Le noyau d'un atome d'or est composé de 197 nucléons : 79 protons et 118 neutrons"
Question 3
Tu ne peux pas répondre à cette question sans connaître les valeurs des rayons d'un atome d'or et d'un noyau d'atome d'or. Je suis étonné que ces valeurs ne figurent pas dans ton énoncé.
Valeurs probables :
. rayon de l'atome : 150 pm
. rayon du noyau : 7 fm
Remarque :
. une pie est un oiseau
. le nombre 
est représenté par la lettre grecque qui a donné un p en français ; cette lettre s'écrit "pi" ; et tu as ce qu'il faut au bas de la zone de saisie pour l'introduire dans ton message :
V = (4/3)..R3
Alors oui vous avez raison il m'ont donné les valeur du rayon d'atome d'or et celui du noyau d'atome d'or
Rayon d'un atome d'or: 1.44 x 10-10 m
Rayon d'un noyau d'atome d'or: 7.00 x 10-15m
Je n'étais pas trop loin...
Alors que trouves-tu pour le rapport des volumes demandé à la question 3 ?
Je beug complétement. J'ai quand même fait un calcul qui, je pense est faux 
Le voici:
Le rayon de l'atome d'or VAUT: Ratome=1,44x10-10
Le rayon d'un noyau d'atome d'or VAUT: Rnoyau=7,00x10-15
Volume du noyau= 4/3xx(7,00x10-15)
1,437x10-42
Volume de l'atome d'or: 4/3xx(1,44x10-10)1,25x10-29
Donc 1,437x10-42/ 1,25x10-29=1,1496x10-13
Donc le rapport des volumes du noyau et de l'atome est de 1,1496x10-13
Voilà le calcule que j'ai fait. HELP
Tu te compliques bien la vie pour rien.
On te demande
le rapport entre le volume de l'atome d'or sur celui de son noyau
Soit R le rayon de l'atome
et soit r le rayon du noyau
Volume de l'atome : Va = (4/3).
.R3
Volume du noyau : Vn = (4/3).
.r3
Rapport : Volume de l'atome / Volume du noyau = Va / Vn = [(4/3).
.R3]/[(4/3)..r3] = R3 / r3 = (R / r)3
Je te laisse faire le calcul...
Pour le calcul j'ai fait sa:
Va/Vn= ((4/3)xx1,443) / ((4/3)xx7,0038,7x10-3
Ensuite pour le R3/r3 c'est 1,44/78,7X10-3
c'est bien sa le calcule ?
Pour faire le rapport des longueurs des rayons il faut évidemment exprimer les rayons dans la même unité.
Rappel :
. si tu dis que R = 1,44 c'est que tu exprimes R en centaines de picomètres
. si tu dis que r = 7 c'est que tu exprimes r en femtomètres
le résultat ne peut pas être bon.
Dans ton message du 7 à 18 h 26, tu ne t'étais pas trompé(e). Mais tu avais fait le rapport inverse (rapport du volume du noyau au volume de l'atome)
Si tu prends l'inverse du résultat de ce message : 1 / 1,1496.10-13 8,7.1012
tu trouves le résultat qui est demandé.
__________
Ce que je te proposais :
(R / r)3 = (1,44.10-10 / 7,0.10-15)3 8,7.1012
Tu retrouves bien le même résultat.
Donc : le volume de l'atome est environ 8 700 milliards de fois plus important que le volume du noyau !
Que proposes-tu en conséquence pour la réponse à la question 4 ?
Parce qu'avant cette expérience on croyait que les atomes étaient des billes pleines qui se touchaient (modèle de Thomson). Si cela avait été le cas jamais des particules alpha n'auraient pu traverser une feuille d'or comme si elle ne rencontraient pas d'obstacle.
Mais l'expérience de Rutherford a montré que les charges positives sont concentrées dans un tout petit volume (le noyau) et que si la grande majorité des particules alpha traversent comme si l'atome n'était que du vide, certaines font demi-tour, ce qui fut une découverte tout aussi importante.
C'est à partir de ces expériences que Rutherford proposa un nouveau modèle (qui fut encore modifié quelques années plus tard, par Bohr).
Donc Oui la question confirme l'affirmation de Rutherford car sa nous démontre que l'atome est 8 700 milliard de fois plus lourd que son noyau donc qu'il se déplace dans du vide ?
... car cela nous démontre que le volume de l'atome d'or est 8 700 milliards de fois plus important que le volume du noyau. Donc un atome est presque entièrement vide.
J'ai moi-même fait cet exercice. Ai-je le droit de poster mes réponses ? Je trouve cela enrichissant, d'autant plus que je me suis exprimé différemment. Mais je crains que ça ne soit pas en accord avec les règles du forum...
Bonsoir,
Si c'est strictement le même exercice (ce qui est tout à fait possible ! ) tu as tout à fait le droit de poster ici.
La règle du forum qui interdit de poster dans le topic de quelqu'un d'autre est pour le cas où les exercices sont différents.
Allez ! Enrichis le sujet !
D'accord !
J'ai pour ma part répondu au 2) de la façon suivante :
Les particules alpha sont environ 49 fois plus légères que le noyau de l'atome d'or. Ainsi, elles rebondissent lorsqu'elles en rencontrent un, elles sont projetées par cet "élément lourd".
Et au 4) :
Cette réponse est en accord avec la conclusion de Rutherford : le noyau de l'atome est environ 8,7*1012 moins volumineux que l'atome. En sachant qu'à l'extérieur du noyau, l'atome est constitué de vide et que l'atome est le constituant de la matière alors la matière est essentiellement constituée de vide.
C'est bien.
Mais les particules alpha ne "rebondissent" pas sur les noyaux. Elles ne peuvent pas toucher les noyaux.
Les particules alpha (deux protons et deux neutrons : le noyau de l'hélium) sont chargées positivement. Le noyau d'un atome d'or, avec tous ses protons, est lui aussi fortement chargé positivement. Or des corps de même charge électrique se repoussent.
Donc, ou bien les particules passent assez loin du noyau d'un atome d'or, et comme tu l'as montré, il y a beaucoup de vide donc beaucoup de place pour passer à côté et elles ne sont quasi pas déviées. Ou bien elles passent un peu plus près du noyau et elles sont un peu déviées. Il faut que la particule arrive par hasard vraiment en face d'un noyau (et c'est une probabilité faible car le noyau est vraiment très petit) et alors là elle est repoussée et fait demi-tour.
En comptant le nombre de particules qui ne sont pas déviées, sont un peu déviées, etc. et les quelques-unes qui font demi-tour, Rutherford et ses assistants ont pris conscience de l'extrême petitesse du noyau de l'atome d'or.
En effet, je n'avais pas du tout pensé aux charges...
Merci de l'explication car j'étais dans le faux.
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