Atome, élément chimique et isotope Chapitre 1
Les atomes sont tout autour de nous. Ce sont de minuscules particules, indiscernables à l’œil nu, qui constituent la matière visible, comme invisible. Notre tasse, le café qu’elle contient et la vapeur qui s’en dégage ou encore notre corps qui va l’absorber : ils sont partout. Ces atomes se retrouvent, bien entendu, au-delà des frontières de notre planète jusqu’aux confins de notre univers. Par ailleurs, peu importe l’état de la matière, qu’elle soit solide, liquide ou gazeuse, celle-ci est constituée d’atomes.
Les atomes correspondent à un ensemble de particules (subatomiques). On retrouve dans le cœur de l’atome des protons et des neutrons. Les premiers sont chargés positivement, tandis que les seconds sont non-chargés. Le noyau atomique a, par conséquent, une charge positive. Autour de celui-ci, des électrons, chargés négativement, y gravitent en périphérie. Un atome est donc neutre électriquement et possède autant d’électrons que de protons.
Il existe une grande variété d’atomes, ceux-ci sont classifiés suivant leurs propriétés chimiques dans le tableau périodique des éléments. Ces éléments chimiques sont classés par ordre croissant de leur numéro atomique, noté Z, c’est-à-dire le nombre de protons que contient un atome. Dans l’état actuel des connaissances, on en compte 118, dont 94 naturels. À titre d’exemple, l’atome d’hydrogène possède un seul proton : il correspond donc au premier élément du tableau périodique et est noté 1. L’atome d’oxygène, lui, en possède huit et est donc noté 8.
Un élément chimique représente une classe d’atomes avec un nombre de protons toujours identique. Par exemple, l’élément « uranium » (symbolisé U) englobe plusieurs atomes, comme l’uranium-235, l’uranium-238, etc. On qualifie alors ces atomes d’isotopes.
Les atomes peuvent également se regrouper et mettre en commun une partie de leur « cortège » électronique pour former des molécules.
Toutes les particules constituant un atome sont solidaires entre elles pour le « maintenir en place ». Les protons et neutrons maintiennent la cohésion du noyau grâce à des interactions nucléaires fortes, tandis que les électrons sont liés au noyau grâce à des interactions électromagnétiques.
Le diamètre d’un atome est minuscule, de l’ordre de 10 milliardièmes de mètre, et celui d’un noyau est 100 000 fois plus petit. Quasiment toute la masse d’un atome est concentrée dans son noyau. Celle-ci est extrêmement faible : la masse d’un proton est très voisine de celle d’un neutron et s’élève à 1,67 x 10-27 kg, celle d’un électron est 1 800 fois plus faible. ■
Radioactivité et fission nucléaire
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