Modèle de l’atome

Le modèle de Bohr

Le modèle de Bohr est un modèle de l’atome qui a été proposé par le physicien danois Niels Bohr en 1913. Il a été développé à partir du modèle de Rutherford, qui avait permis d’identifier l’existence d’un noyau. Il a été amélioré par la suite. Il est basé sur l’idée que les électrons de l’atome sont des particules chargées négativement répartient en couches et sous-couches électroniques, autour d’un noyau chargé positivement. L’atome est donc constitué de deux parties : le noyau et le cortège électronique.

Représentation d’après la perception populaire du modèle de Bohr, montrant des électrons orbitant autour d’un noyau

Les caractéristiques d’un atome

Composition

Le noyau est composé de nucléons. Il existe deux sortes de nucléons : les protons et les neutrons.

Les protons sont des particules chargées positivement, de charge électrique élémentaire $+e=1,6\times {10}^{-19}C$. Ils ont une masse de $1,67\times {10}^{-27}kg$.

Les neutrons sont des particules neutres. Ils ont également une masse de $1,67\times {10}^{-27}kg$.

Le cortège électronique est composé d’électrons. Ce sont des particules chargées négativement, de charge électrique élémentaire $-e=-1,6\times {10}^{-19}C$. Ils ont une masse de $9,11\times {10}^{-31}kg$.

Charge électrique

La charge électrique d’un élément chimique est la somme des charges du noyau et du cortège électronique. Lorsqu’il y a autant de protons que d’électrons, cette charge est donc nulle et l’élément est alors appelé atome. L’atome est électriquement neutre.

Lorsque cette charge est positive (plus de protons que d’électrons), alors on parle de cation. Lorsque cette charge est négative (plus d’électrons que de protons), alors on parle d’anion.

Dimensions

Le rayon d’un atome est de l’ordre de ${10}^{-10}m$ (1 Ångström) alors que celui du noyau est de l’ordre de ${10}^{-15}m$ (1 fm). On remarque donc que le rayon de l’atome est $\frac{{10}^{-10}m}{{10}^{-15}m}={10}^5=100000$ fois plus grand que la taille de son noyau ! Les électrons évoluent donc autour du noyau, dans un espace vide, très grand par rapport à leur taille et au noyau.

Un atome est principallement constitué de vide. Il a une structure dîte lacunaire.

Remarque

Si vous voulez explorer davantage les dimensions de l’infiniment petit mais également de l’infiniment grand, vous pouvez consulter le site Scale of the Universe.

Masse

La masse d’un électrons est de l’ordre de ${10}^{-30}kg$ alors que celle d’un nucléon est de l’ordre de ${10}^{-27}kg$. On remarque donc que la masse d’un nucléon est $\frac{{10}^{-27}kg}{{10}^{-30}kg}={10}^3=1000$ fois plus grande que celle d’un électron ! On considère alors que la masse d’un électron est négligeable par rapport à celle d’un nucléon.

La masse d’un atome est donc principalement constituée de la masse du noyau.