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1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Identification des espèces chimiques
Ch. 2
Composition des solutions aqueuses
Ch. 3
Dénombrer les entités
Ch. 4
Le noyau de l’atome
Ch. 5
Le cortège électronique
Ch. 6
Stabilité des entités chimiques
Ch. 7
Modélisation des transformations physiques
Ch. 8
Modélisation des transformations chimiques
Ch. 9
Synthèse de molécules naturelles
Ch. 10
Modélisation des transformations nucléaires
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Décrire un mouvement
Ch. 12
Modéliser une action sur un système
Ch. 13
Principe d’inertie
3. Ondes et signaux
Ch. 14
Émission et perception d’un son
Ch. 15
Analyse spectrale des ondes lumineuses
Ch. 16
Propagation des ondes lumineuses
Ch. 17
Signaux et capteurs
Méthode
Fiches méthode
Fiches méthode compétences
Annexes
Chapitre 4
Exercice corrigé
Une ligne enfin complète
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Énoncé
Compétence(s)
MOD : Connaître et déterminer les structures d'un atome
En décembre 2015, l'Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC) a annoncé la découverte des quatre éléments chimiques permettant de compléter la 7e ligne du tableau périodique. Ces éléments dits superlourds ont été créés dans des accélérateurs de particules et ont des durées de vie très courtes. Parmi ces éléments, le nihonium est celui ayant la durée de vie la plus longue puisqu'un de ses isotopes a une période radioactive de 19,6 s. Il s'agit du _{113}^{286}\text{Nh}.
1.
Donner la composition d'un atome de nihonium.
2. Calculer la masse du noyau d'un atome de nihonium.
3. Calculer la masse du cortège électronique d'un atome de nihonium.
4. Comparer les masses obtenues aux questions 2. et 3. Conclure sur la validité de l'affirmation suivante : la masse de l'atome est concentrée dans son noyau.
Un isotope du nihonium possède huit neutrons de moins que celui étudié précédemment.
5. Écrire la notation symbolique du noyau de ce nouvel isotope.
2. Calculer la masse du noyau d'un atome de nihonium.
3. Calculer la masse du cortège électronique d'un atome de nihonium.
4. Comparer les masses obtenues aux questions 2. et 3. Conclure sur la validité de l'affirmation suivante : la masse de l'atome est concentrée dans son noyau.
Un isotope du nihonium possède huit neutrons de moins que celui étudié précédemment.
5. Écrire la notation symbolique du noyau de ce nouvel isotope.
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Données
- Masse d'un nucléon : m_{n-p}=1\text{,}67 \times 10^{-27} kg ;
- Masse d'un électron : m_{e}=9\text{,}109 \times 10^{-31} kg.
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Analyse de l'énoncé
1.
Écrire le nombre de protons, neutrons et électrons présents dans cet atome.
2. Calculer la masse des nucléons (protons + neutrons) présents dans le noyau.
3. Calculer la masse des électrons.
4. Calculer la masse de l'atome comme la somme de la masse du noyau et de la masse des électrons. Comparer la masse de l'atome ainsi obtenue et la masse du noyau.
5. Écrire la notation symbolique du noyau à partir du nombre de protons et de neutrons dans le noyau.
2. Calculer la masse des nucléons (protons + neutrons) présents dans le noyau.
3. Calculer la masse des électrons.
4. Calculer la masse de l'atome comme la somme de la masse du noyau et de la masse des électrons. Comparer la masse de l'atome ainsi obtenue et la masse du noyau.
5. Écrire la notation symbolique du noyau à partir du nombre de protons et de neutrons dans le noyau.
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Solution rédigée
1. Z = 113 donc l'atome de nihonium possède 113 protons.
A = 286 donc N = A - Z = 286 - 113 = 173 donc l'atome de nihonium possède 173 neutrons.
Un atome étant électriquement neutre, l'atome de nihonium possède autant d'électrons que de protons soit 113 électrons.
2. La masse du noyau d'un atome se calcule à l'aide de la relation :
m_{\text {noyau}}=A \cdot m_{\text { nucléon}}.
Donc m_{\text {noyau}}=286 \times 1\text{,}67 \times 10^{-27}=4\text{,}78 \times 10^{-25} kg.
3. La masse du cortège électronique d'un atome se calcule à l'aide de la relation :
m_{\text {cortège}}=Z \cdot m_{\text {électron}}.
Donc m_{\text {cortège}}=113 \times 9\text{,}109 \times 10^{-31}=1\text{,}029 \times 10^{-28} kg.
4. Calculons le rapport de la masse du noyau sur la masse du cortège électronique.
\dfrac{m_{\text {noyau}}}{m_{\text {cortège}}}=\dfrac{4\text{,}78 \times 10^{-25}}{1\text{,}029 \times 10^{-28}}=4\text{,}64 \times 10^{ 3}
La masse du noyau est environ 4 640 fois plus grande que celle du cortège électronique donc la masse de l'atome est concentrée dans son noyau (on peut négliger la masse des électrons).
5. Ce nouvel isotope possède huit neutrons de moins donc la représentation symbolique de son noyau est : _{113}^{278}\text{Nh}.
A = 286 donc N = A - Z = 286 - 113 = 173 donc l'atome de nihonium possède 173 neutrons.
Un atome étant électriquement neutre, l'atome de nihonium possède autant d'électrons que de protons soit 113 électrons.
2. La masse du noyau d'un atome se calcule à l'aide de la relation :
m_{\text {noyau}}=A \cdot m_{\text { nucléon}}.
Donc m_{\text {noyau}}=286 \times 1\text{,}67 \times 10^{-27}=4\text{,}78 \times 10^{-25} kg.
3. La masse du cortège électronique d'un atome se calcule à l'aide de la relation :
m_{\text {cortège}}=Z \cdot m_{\text {électron}}.
Donc m_{\text {cortège}}=113 \times 9\text{,}109 \times 10^{-31}=1\text{,}029 \times 10^{-28} kg.
4. Calculons le rapport de la masse du noyau sur la masse du cortège électronique.
\dfrac{m_{\text {noyau}}}{m_{\text {cortège}}}=\dfrac{4\text{,}78 \times 10^{-25}}{1\text{,}029 \times 10^{-28}}=4\text{,}64 \times 10^{ 3}
La masse du noyau est environ 4 640 fois plus grande que celle du cortège électronique donc la masse de l'atome est concentrée dans son noyau (on peut négliger la masse des électrons).
5. Ce nouvel isotope possède huit neutrons de moins donc la représentation symbolique de son noyau est : _{113}^{278}\text{Nh}.
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Pour bien répondre
1.
Chercher le nombre de protons avec Z puis de neutrons avec A (et Z). L'atome est neutre, il a donc autant d'électrons que de protons.
2. Ici, on ne compte que la masse des particules dans le noyau (les nucléons).
3. Ici, on ne compte que la masse des électrons.
4. Pour comparer deux nombres, il peut être utile de faire le rapport entre les deux.
5. Le nombre de neutrons dans le noyau n'intervient que sur la valeur de A.
2. Ici, on ne compte que la masse des particules dans le noyau (les nucléons).
3. Ici, on ne compte que la masse des électrons.
4. Pour comparer deux nombres, il peut être utile de faire le rapport entre les deux.
5. Le nombre de neutrons dans le noyau n'intervient que sur la valeur de A.
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20Mise en application
Reprendre l'exercice précédent avec l'atome de brome _{35}^{79}\text{Br} et son isotope qui possède deux neutrons supplémentaires.Une erreur sur la page ? Une idée à proposer ?
Nos manuels sont collaboratifs, n'hésitez pas à nous en faire part.
Oups, une coquille
j'ai une idée !
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YolèneÉmilieJean-PaulFatimaSarah