Dimensions relatives de l'atome et du noyau, et structure lacunaire

Seconde générale · Physique-Chimie 2nde

À retenir

• Ordres de grandeur des dimensions spatiales : - Rayon de l'atome : de l'ordre de 10^-10 m (0,1 nm ou 1 Å). - Rayon du noyau atomique : de l'ordre de 10^-15 m (1 fm ou femtomètre). • Rapport des dimensions : R_atomeR_noyau 10^-10 m10^-15 m = 10^5 = 100\,000 L'atome est environ 100\,000 fois plus grand que son noyau. • Structure lacunaire : la quasi-totalité du volume de l'atome est constituée de vide entre le noyau minuscule et les électrons périphériques. On dit que la matière possède une structure lacunaire. • Expérience historique de Rutherford (1911) : en bombardant une feuille d'or très mince avec des particules (noyaux d'hélium), la très grande majorité traverse la feuille sans déviation, prouvant que les atomes sont essentiellement constitués de vide.

Le cours

Dimensions relatives de l'atome et du noyau, et structure lacunaire • Ordres de grandeur des dimensions spatiales : - Rayon de l'atome : de l'ordre de 10^-10 m (0,1 nm ou 1 Å). - Rayon du noyau atomique : de l'ordre de 10^-15 m (1 fm ou femtomètre). • Rapport des dimensions : R_atomeR_noyau 10^-10 m10^-15 m = 10^5 = 100\,000 L'atome est environ 100\,000 fois plus grand que son noyau. • Structure lacunaire : la quasi-totalité du volume de l'atome est constituée de vide entre le noyau minuscule et les électrons périphériques. On dit que la matière possède une structure lacunaire. • Expérience historique de Rutherford (1911) : en bombardant une feuille d'or très mince avec des particules (noyaux d'hélium), la très grande majorité traverse la feuille sans déviation, prouvant que les atomes sont essentiellement constitués de vide. Astuce et méthode clé Pense à l'analogie classique pour visualiser les échelles : si le noyau avait la taille d'une bille de 1 mm de rayon posée au centre d'un terrain de football, l'atome aurait la taille du stade entier (100 m de rayon), et tout le reste serait vide ! Piège classique à éviter Ne confonds pas rapport des rayons et rapport des volumes : si le rayon de l'atome vaut 10^5 fois celui du noyau, son volume vaut (10^5)^3 = 10^15 fois celui du noyau. Le noyau, qui contient presque toute la masse, n'occupe donc qu'un millionième de milliardième du volume de l'atome.

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