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Modèle de l'atome
Bonjour, excusez-moi pour celà, mais j'ai un exercice à faire pour la rentrée, c'est dire mercredi 02/11/11... Et je n'y arrive pas. Du moins, à ces deux question-ci. Pourriez-vous m'aider, cela me sauverait la vie. Je vous remercie d'avance. Bisous 
« Lorsque j'entrai au laboratoire dirigé par Joliot au Collège de France, la connaissance que j'avais de la 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, euxmêmes constitués de noyaux entourés d'un cortège l'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'électron ne pesant que
9.1*10-31kg. « 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 » (1.67*10-27kg). 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'exerce l'une sur l'autre des charges de même signe, positif ou négatif. Il faut avoir en tête l'échelle des dimensions. Le diamètre d'un atome est voisin d'un centième de millionième de centimètre. Celui d'un noyau d'atome est cent mille fois plus petit. 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
Physicien français, prix Nobel de physique 1992
pour ses travaux sur les détecteurs de particules.
Extrait du livre « La vie à fil tendu »
1) De quoi est constitué l'atome d'hydrogène ?
2) A partir des données suivantes : Mp = 1.673.10-27 kg, Me = 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.
Si le noyau de l'atome d'hydrogène avait la taille d'une balle de tennis (rayon balle=2cm), indiquer dans ce cas à quelle distance se trouverait l'électron du noyau?
Le terme lacunaire pour définir l'atome est-il justifié?
Bonjour,
1) De quoi est constitué cet atome? C'est le plus simple, si tu regardes dans le tableau périodique de Mendeleïev tu trouveras:
Le problème est que pour faire le le calcul à la question d'après, il faut déjà avoir répondu à la première question. 
Je t'ai simplement donné ça en plus, mais ce qui est dit dans l'énoncé est suffisant.
Le noyau de l'hydrogène, ou proton, porte une charge électrique positive. 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.
Donc combien y a-t-il de protons, d'électrons et de neutrons dans l'atome d'hydrogène?
On te dit "le noyau d'Hydrogène ou proton" ce qui veut dire que le noyau d'Hydrogène est constitué d'un proton (pas de neutron). Un atome est électriquement neutre car il comporte autant d'électrons que de protons et que ces deux particules ont une charge opposée, donc l'hydrogène possède un électron.
Si on récapitule: Hydrogène: 1 proton, 1 électron
2) On te donne la masse d'un proton et la masse d'un électron et on veut vérifier que toute la masse est concentrée dans le noyau. Comment comptes-tu faire pour le démontrer?
C'est pour répondre à la question 2 que tu dis ça ?
En fait on trouve le nombre d'électrons grâce au nombre de protons car on sait qu'un atome a le même nombre d'électrons que de protons et que l'on peut facilement déterminer le nombre de protons.
A la question 2, on s'intéresse à la masse de l'atome et non à sa charge électrique. On nous demande de montrer que la masse des électrons et négligeable devant celle des protons.
On peut procéder de deux façons:
- Soit on calcule le rapport de Mp/Me et on voit que la masse du proton et x fois plus grande que celle de l'électron (avec x à déterminer par calcul) et donc on peut négliger la masse des électrons ce qui veut dire que la masse d'un atome est concentrée dans son noyau.
- Soit (et c'est la méthode demandée) on prend l'exemple de l'atome d'hydrogène et on fait le calcul de sa masse, en tenant compte des protons et des électrons, ensuite on calcule simplement la masse du noyau et on compare ces deux masses et on conclut que la masse du cortège électronique est bien négligeable devant celle du noyau et que par conséquent toute la masse est concentrée dans le noyau.
On sait combien il y a de protons et d'électrons dans l'atome d'hydrogène, on connait leur masse, tu peux faire les calculs tout seul. 
Ah bon, on connait leur masse? C'est quoi? :O
Et comment dois-je faire ce calcul, j'ai du mal à tout comprendre...? :/
2) A partir des données suivantes : Mp = 1.673.10-27 kg, Me = 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.
On te donne la masse d'un proton Mp, on te donne la masse d'un électron Me. Pour calculer la masse d'un atome tu fais:
Z: nombre de protons=nombre d'électrons
A: nombre de nucléons=nombre de protons+nombre de neutrons
Mn: masse d'un neutron
Dans le cas de l'hydrogène, on a Z=1 proton=1 électron et A=1 nucléon, il y a par conséquent A-Z=1-1 neutron c'est ce qu'on a trouvé précédemment, l'atome d'hydrogène possède un électron et un proton. Mais je préfère te donner la formule générale pour calculer la masse d'un atome.
Dans le cas de l'hydrogène la formule revient à :
Il ne te reste qu'à faire l'application numérique.
Ensuite tu calculeras la masse du noyau si tu as compris ce qu'on vient de faire ça devrait aller, et tu pourras comparer les deux masses pour conclure.
Pour le cas autre que l'hydrogène, quelle technique dois-je utiliser, déjà pour savoir le nombres de protons et a masse d'un neutron ? :S
Tout dépend de l'énoncé, mais si tu regardes dans le tableau périodique des éléments tu as: avec X l'élément dont tu cherches à connaitre la structure. Z est le nombre de protons toujours situé en bas à gauche, et A est le nombre de nucléons situé en haut. Dans tous les cas le nombre de nucléons est forcément plus grand ou égal au nombre de protons car A=N+Z (nucléons=neutrons+protons).
Si tu veux le nombre de protons tu regardes Z, tu as en même temps le nombre d'électrons.
Si tu veux le nombre de nucléons tu regardes A.
Si tu veux le nombre de neutrons tu fais la différence N=A-Z.
La masse d'un proton, d'un neutron et d'un électron si tu en as besoin est forcément dans les données de l'énoncé, tu n'as pas à la connaitre par coeur!
Donc si tu veux calculer la masse d'un atome X, tu appliques la formule que je t'ai donné tout à l'heure. La masse d'un atome est égale à la masse d'un proton multipliée par le nombre de protons + la masse d'un électron multipliée par le nombre d'électrons + la masse d'un neutron multipliée par le nombre de neutrons.
C'est logique, c'est comme si tu voulais savoir la masse d'une boite de bonbons qui contient des bonbons rouges, bleus et jaunes. Tu comptes le nombre de bonbons rouges, le nombre de bonbons bleus et le nombre de bonbons jaunes. Si tu connais la masse d'un bonbon rouge, celle d'un bleu et celle d'un jaune. Tu obtiens bien la masse de la boite en calculant: la masse d'un bonbon rouge*nombre de bonbons rouge + masse d'un bonbon bleu*nombre de bonbons bleus + masse d'un bonbon jaune*nombre de bonbons jaunes.
J'ai donné l'exemple des bonbons qui est sûrement plus concret pour toi qu'un exercice sur des atomes que tu ne peux pas voir mais c'est exactement la même chose.
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