RAPPELS SUR LA STRUCTURE ATOMIQUE.
La matière qui nous entoure est constituée d'atomes, et ces atomes sont liés entre eux de diverses façons. A chaque type correspond un élément chimique.
Un atome est constitué essentiellement d'un noyau, disposant de presque toute la masse, chargé d'électricité positive, et d'un nuage d'électrons ( cortège d'électrons ) qui gravitent autour du noyau selon des orbites bien définies pour chacun d'entre eux.
Ces électrons ont une masse très petite par rapport à celle du noyau et portent une charge électrique négative. La somme des charges négatives des électrons est compensée par la charge positive du noyau.
Mais les atomes ne peuvent s'approcher les uns des autres qu'à des distances respectueuses, en raison de la forte répulsion électrostatique entre noyaux. La gravitation des électrons dans le champ électrostatique central crée par le noyau est régie par les lois de la mécanique quantique que l'on peut énoncer ainsi: un électron lorsqu'il décrit une orbite correspondant à une énergie donnée caractéristique, ne rayonne pas d'énergie. Cette orbite correspond à un mouvement stable dans l'atome ou "état stationnaire".
Par contre cet électron rayonne lorsqu'il passe d'un état stationnaire à un autre, et conformément à la théorie classique de l'électromagnétisme, il perd son énergie en émettant un rayonnement analogue à la lumière.
RAPPELS SUR LA STRUCTURE DU NOYAU.
Le noyau est formé de la réunion de protons et de neutrons, particules élémentaires, les unes chargées positivement, les autres électriquement neutres. Protons et neutrons sont intimement liés par des forces très puissantes, dont on connaît mal la nature et dont le rayon d'action est très faible.
Les neutrons et protons sont appelés nucléons.
| Le proton | ||
| noyau d'hydrogène dit léger | ||
| charge | +e = 1,6021892.10-19 coulomb | |
| masse | 1,6726485.10-27 kg soit environ 1837 fois celle de l'électron | |
| constitution | 3 quarks liés entre eux par des bosons appelés gluons. | |
| Le neutron | ||
| charge | =0 | |
| masse | 1,6749543.10-27 kg soit environ 1839 fois celle de l'électron | |
| constitution | 3 quarks également liés par des gluons. |
Le nombre atomique Z correspond au nombre de protons. Il est égal au nombre d'électrons périphériques de sorte que la charge totale de l'atome est nulle. Z est le numéro ou le rang de la case de la classification périodique.
Pour un même élément, on peut avoir divers
noyaux de même Z, mais comportant un nombre de neutrons différents.
Ce sont les ISOTOPES.
Ils ont les mêmes propriétés chimiques puisque le nombre des électrons externes est rigoureusement le même. Par contre, leur masse diffère. Certains isotopes sont stables d'autres radioactifs ( instables). La stabilité est liée au rapport du nombre de neutrons sur le nombre de protons.
C'est le cas du carbone 12 (stable) par rapport au carbone 14 qui lui est radioactif.