Modèle planétaire de l'atome et ordres de grandeur dimensionnels

3ème · Physique-Chimie 3ème

À retenir

• L'atome peut être modélisé par un noyau central très petit autour duquel se déplacent des électrons : c'est le modèle planétaire, proposé par Rutherford en 1911 et complété par Bohr en 1913. • Diamètre d'un atome : de l'ordre de 10^-10 m (soit 0,1 nanomètre ou 1 Ångström). • Diamètre du noyau atomique : de l'ordre de 10^-15 m (soit 1 femtomètre). • Le diamètre de l'atome est environ 100\,000 fois plus grand que celui de son noyau (10^-10 / 10^-15 = 10^5).

Le cours

Modèle planétaire de l'atome et ordres de grandeur dimensionnels • L'atome peut être modélisé par un noyau central très petit autour duquel se déplacent des électrons : c'est le modèle planétaire, proposé par Rutherford en 1911 et complété par Bohr en 1913. • Diamètre d'un atome : de l'ordre de 10^-10 m (soit 0,1 nanomètre ou 1 Ångström). • Diamètre du noyau atomique : de l'ordre de 10^-15 m (soit 1 femtomètre). • Le diamètre de l'atome est environ 100\,000 fois plus grand que celui de son noyau (10^-10 / 10^-15 = 10^5). Pourquoi « planétaire » ? • Le noyau joue le rôle du Soleil et les électrons celui des planètes qui tournent autour : c'est une image commode pour se représenter l'atome. • Ce modèle a remplacé celui de Thomson (1904), dans lequel l'atome était une boule pleine de charge positive parsemée d'électrons. • Limite du modèle : les électrons ne suivent pas de véritables orbites comme les planètes ; on décrit aujourd'hui une zone de présence, le nuage électronique. Méthode : exprimer et comparer des tailles • Conversions utiles : 1 nm = 10^-9 m ; 0,1 nm = 10^-10 m ; 1 fm = 10^-15 m. • L'ordre de grandeur d'une longueur est la puissance de 10 la plus proche : un atome d'or a un diamètre d'environ 2,9 10^-10 m, son ordre de grandeur est 10^-10 m. • Pour comparer deux longueurs, on calcule leur quotient en les exprimant dans la même unité, avec la règle 10^a/10^b = 10^a-b. 10^-10 m10^-15 m = 10^-10-(-15) = 10^5 Astuce et méthode clé Analogie marquante : si le noyau avait la taille d'une bille de 1 mm posée au centre d'un terrain de football, l'atome aurait un diamètre de 1 mm 100\,000 = 100 m, la longueur du terrain : les électrons les plus éloignés se trouveraient à environ 50 m de la bille. Piège classique à éviter Ne confonds pas la taille de l'atome (10^-10 m) avec celle du noyau (10^-15 m). Le noyau est cent mille fois plus petit !

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