L'atome

Exercice 1:
Pour résoudre cet exercice, il est nécessaire de disposer du tableau périodique des éléments de façon à déterminer le numéro atomique de chaque atome. Sur le sujet, le chiffre qui est indiqué en haut à gauche de l'élément chimique représente le nombre de masse A.
1.
L'atome de chlore Cl a pour numéro atomique Z=17 et pour nombre de masse A=35.
Le noyau de l'atome de chlore contient donc 17 protons (Z) et 18 neutrons (A-Z).
Autour de ce noyau gravitent 17 électrons (l'atome est neutre et de ce fait il contient autant de protons que d'électrons).

L'atome de sodium Na a pour numéro atomique Z=11 et pour nombre de masse A=23.
Le noyau de l'atome de sodium contient donc 11 protons (Z) et 12 neutrons (A-Z).
Autour de ce noyau gravitent 11 électrons.

L'atome de cobalt Co a pour numéro atomique Z=27 et pour nombre de masse A=59.
Le noyau de l'atome de cobalt contient donc 27 protons (Z) et 32 neutrons (A-Z).
Autour de ce noyau gravitent 27 électrons.

2.
Cet atome de carbone C a pour numéro atomique Z=6 et pour nombre de masse A=14.
Le noyau de cet atome de carbone contient donc 6 protons (Z) et 8 neutrons (A-Z).
Autour de ce noyau gravitent 6 électrons.

L'atome d'uranium U a pour numéro atomique Z=92 et pour nombre de masse A=238.
Le noyau de l'atome d'uranium contient donc 92 protons (Z) et 146 neutrons (A-Z).
Autour de ce noyau gravitent 92 électrons.

Exercice 2:
1.
L'ion bromure Br^- a pour numéro atomique Z=35 et pour nombre de masse A=79.
Le noyau de l'ion bromure contient donc 35 protons(Z) et 44 neutrons (A-Z).
Autour de ce noyau gravitent 36 électrons (attention, l'atome possède 35 électrons, mais l'ion Br^- possède une charge élémentaire négative supplémentaire).

L'ion soufre S^2- a pour numéro atomique Z=16 et pour nombre de masse A=32.
Le noyau de l'ion soufre contient donc 16 protons(Z) et 16 neutrons (A-Z).
Autour de ce noyau gravitent 18 électrons (2 électrons de plus que l'atome qui en possède 16).

2.
L'ion césium Cs⁺ a pour numéro atomique Z=55 et pour nombre de masse A=133.
Le noyau de l'ion césium contient donc 55 protons(Z) et 78 neutrons (A-Z).
Autour de ce noyau gravitent 54 électrons (attention, l'atome possède 55 électrons, mais l'ion Cs⁺ possède une charge élémentaire positive supplémentaire).

L'ion zinc Zn²⁺ a pour numéro atomique Z=30 et pour nombre de masse A=64.
Le noyau de l'ion zinc contient donc 30 protons(Z) et 34 neutrons (A-Z).
Autour de ce noyau gravitent 28 électrons (2 électrons de moins que l'atome qui en possède 30).

Exercice 3:
1.
L'atome étant neutre, il possède autant d'électrons que de protons. Or cet atome possède 17 protons, il possède donc 17 électrons.
2.
Cet atome possède 17 protons et 18 neutrons. son nombre de masse est donc A=35 (17+18).
3.
Le numéro atomique de l'atome Z=17 (17 protons).
4.
Z=17, il s'agit d'un atome de chlore de symbole Cl.

Exercice 4:
Des isotopes ont même nombre de proton (ils appartiennent au même élément chimique), mais des nombres de neutrons différents. Il ont donc même numéro atomique Z, mais pas même nombre de masse A.
Les deux atomes ne sont donc pas isotopes puisqu'ils n'ont pas même numéro atomique.

Exercice 5:
1.
L'atome de lithium Li a pour numéro atomique Z=3 et pour nombre de masse A=7.
Le noyau de l'atome de lithium contient donc 3 protons (Z) et 4 neutrons (A-Z).
Autour de ce noyau gravitent 3 électrons (l'atome est neutre et de ce fait il contient autant de protons que d'électrons).
2.
L'ion aluminium Al³⁺ a pour numéro atomique Z=13 et pour nombre de masse A=27.
Le noyau de l'ion aluminium contient donc 13 protons(Z) et 14 neutrons (A-Z).
Autour de ce noyau gravitent 10 électrons (attention, l'atome possède 13 électrons, mais l'ion Al³⁺ possède 3 charges élémentaires positives supplémentaires, donc 3 électrons de moins).
3.
L'ion soufre S^2- a pour numéro atomique Z=16 et pour nombre de masse A=32.
Le noyau de l'ion soufre contient donc 16 protons(Z) et 16 neutrons (A-Z).
Autour de ce noyau gravitent 18 électrons (2 électrons de plus que l'atome qui en possède 16).

Exercice 6:
1.
L'atome d'aluminium a pour numéro atomique Z=13 et pour nombre de masse A=27.
Le noyau de l'atome d'aluminium contient donc 13 protons(Z) et 14 neutrons (A-Z).
La masse de ce noyau est donc:
nombre de protons x masse du proton + nombre de neutrons x masse du neutron.
c'est à dire m=Z.m_p+(A-Z).m_n,
m_noyau=13x1,673.10^-27+14x1,675.10^-27
m_noyau=4,520.10^-26kg.
2.
Autour de ce noyau gravitent 13 électrons . La masse du cortège électronique est donc:
  m_électrons=13x9,109.10^-31 m_électrons=1,184.10^-29kg.

Remarque importante:
  m_noyau / m_{électrons =} 4,520.10^-26  / 1,184.10^-29 = 3817,56.
  La masse du cortège électronique est négligeable devant la masse du noyau.
3.
La masse de l'atome d'aluminium est:
   m_Al = m_noyau +m_électrons
m_Al = 4,520.10^-26  + 1,184.10^-29
m_Al = 4,521.10^-26  kg soit à peu près m_noyau.
4.
Le volume du cube d'aluminium est V=(2.10^-2)³, soit V=8,00.10^-6 m³.
La masse du cube est donc m=µ.V
m=2,7.10³x8,00.10^-6
m=22.10^-3kg (22g).

Ce cube contient n=m / m_Al atomes, c'est à dire:
n = 22.10^-3 / 4,521.10^-26n = 4,77.10²³atomes (ce qui est énorme).

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