Structure de l’atome

L’atome et le rayonnement électromagnétique

Particules subatomiques fondamentales

Le nombre de protons, les neutrons et les électrons dans un atome peuvent être déterminés à partir d’un ensemble de règles simples.

• Le nombre de protons dans le noyau de l’atome est égal au numéro atomique (Z).
• Le nombre d’électrons dans un atome neutre est égal au nombre de protons.
• Le nombre de masse de l’atome (M) est égal à la somme du nombre de protons et de neutrons dans le noyau.
• Le nombre de neutrons est égal à la différence entre le nombre de masse de l’atome (M) et le numéro atomique (Z).

Exemples: Soit « s déterminer le nombre de protons, neutrons et électrons dans les isotopes suivants.

Les différents isotopes d’un élément sont identifié en écrivant le numéro de masse de l’atome dans le coin supérieur gauche du symbole de l’élément. 12C, 13C et 14Care les isotopes du carbone (Z = 6) et contiennent donc six protons. Si les atomes sont neutres, ils doivent également contenir six électrons. La seule différence entre ces isotopes est le nombre de neutrons dans le noyau.

12C: 6 électrons, 6 protons et 6neutrons

13C: 6 électrons, 6 protons et 7neutrons

14C: 6 électrons, 6 protons et 8 neut rons

Rayonnement électromagnétique

Une grande partie de ce que l’on sait sur la structure des électrons dans un atome a été obtenue en étudiant l’interaction entre la matière et différentes formes de rayonnement électromagnétique. possède certaines des propriétés à la fois d’un appartement et d’une vague.

Les particules ont une masse définie et elles occupent de l’espace. Les vagues n’ont pas de masse et pourtant elles transportent de l’énergie lorsqu’elles traversent l’espace. En plus de leur capacité à transporter de l’énergie, les ondes ont quatre autres propriétés caractéristiques: vitesse, fréquence, longueur d’onde et amplitude. La fréquence (v) est le nombre d’ondes (ou de cycles) par unité de temps. La fréquence de l’onde est indiquée en unités de cycles par seconde (s-1) ou en hertz (Hz).

Le dessin idéalisé d’une onde dans la figure ci-dessous illustre les définitions de l’amplitude et de la longueur d’onde. La longueur d’onde (l) est la plus petite distance entre les points répétés sur l’onde. L’amplitude de l’onde est la distance entre le point le plus haut (ou le plus bas) de l’onde et le centre de gravité de l’onde.

Si nous mesurons la fréquence (v) d’une onde en cycles perseconde et la longueur d’onde (l) en mètres, le le produit de ces deux nombres a les unités de mètres par seconde. Le produit de la fréquence (v) par la longueur d’onde (l) de l’onde est donc la (les) vitesse (s) à laquelle l’onde parcourt l’espace.

vl = s

Lumière et autres formes de rayonnement électromagnétique

La lumière est une onde à la fois électrique et composants magnétiques. Il s’agit donc d’une forme de rayonnement électromagnétique.

La lumière visible contient la bande étroite de fréquences et de longueurs d’onde dans la partie du spectre électromagnétique que nos yeux peuvent détecter. Il comprend un rayonnement dont les longueurs d’onde sont comprises entre environ 400 nm (violet) et 700 nm (rouge). Parce qu’elle est ondulée, la lumière se plie lorsqu’elle pénètre dans un prisme en verre. Lorsque la lumière blanche est focalisée sur un prisme, les rayons lumineux de différentes longueurs d’onde sont courbés par des quantités différentes et la lumière est transformée en un spectre de couleurs. En partant du côté du spectre où la lumière est courbée par le plus petit angle, les couleurs sont rouge, orange, jaune, vert, bleu et violet.

Comme nous pouvons le voir sur le diagramme suivant, l’énergie véhiculée par la lumière augmente à mesure que l’on passe du rouge au bleu à travers le spectre visible.

Parce que la longueur d’onde du rayonnement électromagnétique peut être aussi longue que 40 m ou aussi courte que 10-5 nm, le spectre visible est seulement une petite partie de la gamme totale de rayonnement électromagnétique.

Le spectre électromagnétique comprend les ondes radio et TV, les micro-ondes, les infrarouges, la lumière visible, les ultraviolets, les rayons X, g- rayons et rayons cosmiques, comme le montre la figure ci-dessus. Ces différentes formes de rayonnement voyagent toutes à la vitesse de la lumière (c), mais elles diffèrent par leurs fréquences et leurs longueurs d’onde. Le produit de la fréquence multiplié par la longueur d’onde du rayonnement électromagnétique est toujours égal à la vitesse de la lumière.

vl = c

En conséquence, le rayonnement électromagnétique qui a une longue longueur d’onde a une basse fréquence, et un rayonnement à haute fréquence a une courte longueur d’onde.