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Un atome de carbone possède Z = 6. Combien a-t-il de protons et d'électrons ? Quelle est la charge de son noyau, en fonction de e ? Justifier que l'atome est neutre.
Z = 6 signifie que le noyau contient 6 protons. L'atome étant neutre, il possède autant d'électrons que de protons : 6 électrons. Chaque proton porte +e, donc la charge du noyau est 6 × (+e) = +6e. Chaque électron porte −e, donc la charge des électrons est 6 × (−e) = −6e. La charge totale de l'atome est +6e − 6e = 0 : l'atome est bien électriquement neutre.
Un atome neutre contient, au total, des électrons dont la charge cumulée vaut −8e. Quel est son numéro atomique Z ? Quelle est la charge de son noyau ? De quel élément s'agit-il ?
Chaque électron porte −e : une charge cumulée de −8e correspond à 8 électrons. L'atome étant neutre, il a 8 protons, donc Z = 8. La charge du noyau compense celle des électrons : elle vaut +8e. Le numéro atomique 8 correspond à l'élément oxygène. On peut aussi exprimer la charge du noyau en coulombs : 8 × 1,6 × 10⁻¹⁹ = 1,28 × 10⁻¹⁸ C.
Un atome d'hydrogène possède un seul proton. Combien a-t-il d'électrons et quelle est la charge totale de l'atome ?
1 électron ; charge totale nulle.
Un seul proton donne un noyau de charge +e. L'atome étant neutre, il compense cette charge par autant d'électrons, donc 1 électron de charge −e. Total : +e − e = 0, l'atome d'hydrogène est neutre.
Un atome possède un noyau de charge +11e. Combien d'électrons l'entourent-ils s'il est neutre ? Quelle est la charge de l'ensemble de ses électrons ?
11 électrons ; charge des électrons −11e.
Une charge de noyau +11e correspond à 11 protons. Un atome neutre possède autant d'électrons que de protons : 11 électrons, soit une charge totale 11 × (−e) = −11e, qui annule exactement celle du noyau.
Un élève affirme : « un atome est chargé positivement car son noyau est positif ». Cette phrase est-elle correcte ? Corrigez-la si besoin.
Non, la phrase est fausse : l'atome est neutre.
Le noyau est effectivement positif, mais l'atome contient aussi des électrons négatifs, en nombre égal aux protons. Les charges se compensent donc : on corrige en « le noyau est positif et l'atome est neutre car le nombre d'électrons égale le nombre de protons ».
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