Que contient un atome ?

Plus petit que petit

Les atomes sont incroyablement petits. Quelques millions d’atomes alignés côte à côte couvriraient à peine la largeur du point à la fin de cette phrase.

Le mot atome vient du grec atomos, qui signifie « insécable ». Pendant longtemps, on a cru que les atomes étaient les plus petits éléments possibles. Puis, à partir de 1897, les scientifiques ont découvert que les atomes sont construits à partir de parties encore plus petites.

Le noyau : protons et neutrons

Au centre de chaque atome se trouve le noyau. Il contient deux types de particules : les protons, qui portent une charge positive, et les neutrons, qui ne portent aucune charge.

Le noyau est minuscule par rapport à l’atome entier. Si un atome avait la taille d’un stade, son noyau aurait à peu près la taille d’un petit pois au milieu. Pourtant, le noyau renferme plus de 99,9 % de la masse de l’atome, car les protons et les neutrons sont bien plus lourds que les électrons.

Les charges de même signe se repoussent : les protons d’un noyau se repoussent donc entre eux. Une force très intense, qui n’agit qu’à de minuscules distances, maintient malgré tout les protons et les neutrons ensemble.

Les électrons : à l’extérieur

Les électrons sont beaucoup plus légers que les protons. Il faut environ 1 836 électrons pour égaler la masse d’un seul proton. Chaque électron porte une charge négative.

Les charges opposées s’attirent : le noyau positif attire donc les électrons négatifs. Cette attraction maintient les électrons près du noyau.

Les électrons sont répartis en couches appelées couches électroniques. La première couche peut contenir jusqu’à 2 électrons et la deuxième jusqu’à 8. Les schémas dessinent souvent les électrons comme des points sur des cercles, mais les vrais électrons ne suivent pas de trajectoires bien nettes comme les planètes. Ils se répartissent en un nuage flou, et chaque couche correspond en réalité à un niveau d’énergie.

Charges et masses en un coup d’œil

Un proton a une charge de +1 et une masse d’environ 1 unité de masse atomique (u), une très petite unité conçue pour peser les atomes.

Un neutron n’a pas de charge (0) et une masse d’environ 1 u, presque exactement la même que celle d’un proton.

Un électron a une charge de −1 et une masse d’environ 0,0005 u seulement. C’est si petit qu’on la considère souvent comme nulle.

Pourquoi les atomes n’ont pas de charge globale

Dans un atome, le nombre d’électrons est égal au nombre de protons. Les charges positives et négatives s’annulent, si bien que l’atome dans son ensemble est neutre.

Un atome de carbone en est un bon exemple. Il a 6 protons et 6 électrons, donc ses charges s’équilibrent. La plupart des atomes de carbone ont aussi 6 neutrons. Les 6 électrons se répartissent en deux couches : 2 dans la première et 4 dans la deuxième.

Les réactions chimiques ordinaires ne modifient jamais le noyau. Les atomes ne font que gagner, perdre ou partager des électrons. Un atome qui gagne ou perd des électrons devient une particule chargée appelée ion. Un atome de sodium qui perd un électron devient Na⁺, et un atome de chlore qui en gagne un devient Cl⁻.