1.3 L’intérieur de l’atome : le modèle de Bohr · Sciences

1.3

L’intérieur de l’atome : le modèle de Bohr

1.3 · L’atome

L’intérieur de l’atome : le modèle de Bohr

À la fin de cette section :

Je peux nommer les trois particules d’un atome et donner la charge et la masse relatives de chacune
Je peux décrire et dessiner un atome selon le modèle de Bohr : un noyau au centre et des électrons sur des couches autour

1 · Lire

Les notes, l’idée clé et les mots à connaître

Fiches d’exercices Worksheet A: Drawing atoms Worksheet B: Bohr diagram card sort Réponses Worksheet C: PhET Build an Atom

Tout ce qui t’entoure est fait d’atomes. Un atome a un minuscule noyau central qui contient des protons et des neutrons, entouré d’électrons qui occupent des couches électroniques (niveaux d’énergie). Le noyau est incroyablement petit, mais il contient presque toute la masse de l’atome ; le reste de l’atome est presque entièrement du vide.

Particule	Où elle se trouve	Charge relative	Masse relative
Proton	dans le noyau	+1	1
Neutron	dans le noyau	0	1
Électron	dans les couches autour du noyau	−1	presque 0 (environ 1/1836)

Pourquoi l’atome a cette allureTouche pour ouvrir

Pourquoi un atome est-il neutre ? Il contient autant de protons positifs que d’électrons négatifs, donc les deux charges s’annulent exactement. (C’est la règle sur laquelle on s’appuie sans cesse : dans un atome neutre, électrons = protons.)

Pourquoi dit-on qu’il est « presque entièrement vide » ? Dans la célèbre expérience de la feuille d’or d’Ernest Rutherford, presque toutes les minuscules particules envoyées sur une mince feuille d’or l’ont traversée tout droit ; seules quelques-unes ont rebondi brusquement en arrière. La seule explication : presque toute la masse et toute la charge positive se trouvent dans un noyau très petit et très dense, avec les électrons loin de lui et du vide entre les deux.

Pourquoi le modèle de Bohr n’est-il qu’un « modèle » ? Le modèle de Bohr, où les électrons sont dessinés sur des cercles bien nets, est une simplification. Les vrais électrons ne sont pas sur des anneaux ordonnés ; ils occupent des régions floues appelées orbitales, où l’on peut seulement dire où un électron a le plus de chances de se trouver. On garde le modèle de Bohr parce qu’il est simple et qu’il permet quand même de prévoir le comportement des atomes. Notre image s’est améliorée chaque fois que de nouvelles preuves sont arrivées :

Dalton (sphère pleine) → Thomson (pudding aux raisins) → Rutherford (noyau) → Bohr (couches) → quantique (orbitales)

Un atome d’hélium. L’hélium a 2 protons, 2 neutrons et 2 électrons. Les 2 protons et les 2 neutrons sont dans le noyau ; les 2 électrons remplissent la première couche. Vérifie la charge : 2 × (+1) pour les protons et 2 × (−1) pour les électrons donnent 0 : l’atome est neutre, comme un atome normal doit l’être.

Attention aux pièges: 3 erreurs fréquentesTraps to avoid and what is true instead

Pas çaLes électrons sont à l’intérieur du noyau.

PlutôtSeuls les protons et les neutrons sont dans le noyau. Les électrons sont sur des couches autour de lui.
Pas çaUn atome est une petite boule pleine.

PlutôtUn atome est presque entièrement du vide : le noyau est minuscule comparé à l’atome entier.
Pas çaLe modèle de Bohr montre exactement comment sont les atomes.

PlutôtC’est un modèle : utile mais simplifié. Les vrais électrons occupent des orbitales (des nuages de probabilité), pas de jolis anneaux.

5 mots clés et ce qu’ils veulent direnoyau · proton · neutron · électron · couche électronique (niveau d’énergie)

atome: la plus petite particule d’un élément qui se comporte encore comme cet élément
noyau: le centre minuscule et dense de l’atome ; il contient les protons et les neutrons
proton: particule positive du noyau : charge relative +1, masse relative 1
neutron: particule neutre du noyau : charge relative 0, masse relative 1
électron: particule négative des couches : charge relative −1, masse presque nulle
couche électronique (niveau d’énergie): une région autour du noyau où l’on trouve des électrons
modèle de Bohr: un modèle simple et utile, avec des électrons sur des couches circulaires fixes
orbitale: l’idée plus précise : une région où un électron se trouve probablement

2 · Regarder

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¿Qué es el modelo atómico de Bohr? PruébaT | Fundación Carlos Slim

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3 · Joue avec la simulation

À essayer toi-même, avec des questions auxquelles répondre

Voilà ce que tu verras.

Ouvrir la simulation

Simulation · PhET

Construire un atome

Construire un atome de lithium neutre et voir comment les protons, les neutrons et les électrons déterminent l'élément, la charge et le nombre de masse.

Utilise l'écran appelé Atome.

Fais glisser des protons un par un du bac Protons vers le centre de l'atome, jusqu'à ce que le compteur en haut à gauche indique 3 protons.
Fais glisser des électrons du bac Électrons vers les orbites, un par un, jusqu'à ce que l'atome soit neutre.
Clique sur le signe plus pour ouvrir le panneau Charge électrique globale et le panneau Nombre de masse.
Fais glisser des neutrons du bac Neutrons vers le noyau, un par un, et observe le Nombre de masse.
Retire un électron de l'atome en le remettant dans son bac et observe la Charge électrique globale.

Vérifie ce que tu as trouvé

Quel élément as-tu construit, et comment la simulation le sait-elle ?

Le lithium. L'élément est déterminé par le nombre de protons, et le lithium a 3 protons.

Prédis : quelle est la charge globale de l'atome après avoir retiré un électron ? Vérifie dans le panneau.

+1. Il y a 3 protons (+3) et seulement 2 électrons (-2) : l'atome est devenu un ion positif (cation). Un atome neutre a autant de protons que d'électrons.

Comment le Nombre de masse change-t-il quand tu ajoutes un neutron, et qu'est-ce qu'il compte ?

Il augmente de 1. Le nombre de masse compte les protons plus les neutrons du noyau ; les électrons ne sont pas comptés.

Voilà ce que tu verras.

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Simulation · PhET

La diffusion de Rutherford

Refaire l'expérience de la feuille d'or de Rutherford et découvrir ce que la trajectoire des particules alpha nous apprend sur l'intérieur de l'atome.

Utilise l'écran appelé Modèle de l'atome de Rutherford.

Active la source de particules alpha (la boîte à gauche) pour envoyer des particules alpha sur la feuille d'or.
Coche Montrer les traces des particules alpha pour voir la trajectoire de chacune, et observe pendant environ 30 secondes.
Passe à l'échelle du noyau avec les boutons à gauche et observe de nouveau les trajectoires.
Déplace le curseur Nombre de protons vers le bas, puis vers le haut, et observe comment les trajectoires changent.

Vérifie ce que tu as trouvé

Que se passe-t-il pour la plupart des particules alpha, et pour quelques-unes d'entre elles ?

La plupart traversent la feuille en ligne droite ; quelques-unes sont déviées, et très peu rebondissent presque en arrière.

Qu'est-ce que cela nous apprend sur l'atome ?

L'atome est surtout du vide, puisque la plupart des particules passent à travers. La charge positive et presque toute la masse sont concentrées dans un noyau minuscule et dense, qui repousse certaines particules alpha.

Prédis : si le noyau a plus de protons, y aura-t-il plus ou moins de particules alpha déviées ? Teste avec le curseur Nombre de protons.

Plus. Un noyau qui a plus de protons a plus de charge positive, donc il repousse plus fortement les particules alpha positives.

À essayer aussi

À voir Un atome de lithium

Noyau : 3 protons + 4 neutrons
2 couches
3 électrons : 2 sur la première couche, 1 sur la deuxième

Le noyau contient les protons et les neutrons ; les électrons tournent sur des couches.

4 · Vérifie que tu as compris

Teste-toi, explique par écrit, puis coche la section

Teste-moi

Cinq questions, corrigées tout de suite.

L’intérieur de l’atome Le numéro atomique De quel élément s’agit-il ? Construire un atome

Les quiz sont en anglais pour le moment

Teste-toi

Les questions une par une, autant que tu veux. Ton enseignant voit ton entraînement.

Explique

Écris la réponse avec tes propres mots, puis compare-la avec une réponse modèle.

Explique · 4 points

Explique Dans l’expérience de la feuille d’or de Rutherford, presque toutes les minuscules particules ont traversé la feuille tout droit, mais quelques-unes ont rebondi brusquement en arrière. Explique ce que cela montre sur la structure d’un atome.

Écris d’abord ta réponse ici

Gardé dans ce navigateur seulement : tu le retrouves en revenant sur cet appareil.

Afficher une réponse modèle

Coche chaque point que ta réponse contient

Presque toutes les particules ont traversé la feuille tout droit : la plus grande partie d’un atome est donc du vide.
Quelques-unes ont rebondi brusquement en arrière : elles ont donc heurté quelque chose de très petit et de très dense.
Ce quelque chose, c’est le noyau, qui contient presque toute la masse de l’atome et toute sa charge positive.
Les électrons sont loin du noyau, avec du vide entre les deux.

Réponse modèle

Presque toutes les particules ont traversé la feuille d’or tout droit : la plus grande partie d’un atome est donc du vide. Quelques-unes ont rebondi brusquement en arrière : elles ont donc heurté quelque chose de très petit et de très dense. Ce quelque chose, c’est le noyau, qui contient presque toute la masse de l’atome et toute sa charge positive. Les électrons sont loin du noyau, avec du vide entre les deux.

J’ai compris

Coche quand tu pourrais l’expliquer à quelqu’un d’autre. Ton enseignant(e) voit quelles sections tu as cochées.

Cocher cette section

Pour s’entraîner encore

Constructeur d’atomessur jmaths À la recherche de l’atome (histoire)sur jmaths

Livret p. 11–14
Livre de connaissances p. 11–14
Dans ton cahier de classe : Chapitre 1.3 Le « modèle de Bohr » : atomes, ions et isotopes (p. 16–26) · Réviser cette section

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