Structure lacunaire de la matière et comparaison des tailles noyau-atome

3ème · Physique-Chimie 3ème

À retenir

• L'atome est constitué d'un noyau minuscule au centre et d'électrons qui se déplacent autour, séparés par un espace immense entièrement vide. • Comme l'atome est constitué à plus de 99,999\ \% de vide, on dit que la matière a une structure lacunaire. • L'expérience de la feuille d'or de Rutherford (interprétée en 1911) a prouvé cette structure : la quasi-totalité des particules alpha traversent la feuille d'or en ligne droite sans être déviées.

Le cours

Structure lacunaire de la matière et comparaison des tailles noyau-atome • L'atome est constitué d'un noyau minuscule au centre et d'électrons qui se déplacent autour, séparés par un espace immense entièrement vide. • Comme l'atome est constitué à plus de 99,999\ \% de vide, on dit que la matière a une structure lacunaire. • L'expérience de la feuille d'or de Rutherford (interprétée en 1911) a prouvé cette structure : la quasi-totalité des particules alpha traversent la feuille d'or en ligne droite sans être déviées. L'expérience de Rutherford en trois observations • On envoie des particules alpha (petites particules positives) sur une feuille d'or très mince, épaisse de plus d'un millier de couches d'atomes. 1. Presque toutes la traversent en ligne droite : l'atome est essentiellement vide. 2. Quelques-unes sont déviées : elles passent près d'une très petite zone chargée positivement qui les repousse, le noyau. 3. De très rares particules, de l'ordre d'une sur dix mille, sont renvoyées vers l'arrière : elles arrivent droit sur un noyau, minuscule mais très massif. Mesurer l'immensité du vide • Le diamètre de l'atome est environ 10^5 fois celui de son noyau ; le volume, qui dépend du cube des longueurs, est environ (10^5)^3 = 10^15 fois plus grand. • Le noyau n'occupe donc qu'environ un millionième de milliardième du volume de l'atome. • Image : si le noyau était un petit pois de 5 mm de diamètre, l'atome serait une sphère de 5 mm 100\,000 = 500 m de diamètre, et presque tout ce volume serait vide. Astuce et méthode clé Retiens le mot 'lacunaire' qui vient de 'lacune' (un vide, un manque) : la matière que nous touchons semble pleine mais est en réalité constituée d'immenses espaces vides à l'échelle atomique. Piège classique à éviter Ne t'imagine pas que l'espace entre le noyau et les électrons est rempli d'air : l'air est lui-même constitué de molécules, donc d'atomes. Entre le noyau et les électrons, il n'y a aucune matière : c'est du vide.

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