Les particules élémentaires (proton, électron, neutron)

Le proton

Le proton a été découvert par le physicien britannique Ernest Rutherford en 1919.

Le proton est une particule chargée positivement.

Chaque proton a une charge de 1+. Un atome contenant 5 protons par exemple aura une charge de 5+.

Le proton est situé dans le noyau de l’atome. Il s’agit donc d’un nucléon. Un nucléon est le nom que l’on donne à une particule qui se trouve dans le noyau de l’atome. Les protons et les neutrons sont des nucléons.

La masse réelle du proton est d’environ 1,673 x 10-17 kg, ce qui est un peu moins que la masse du neutron. Pour déterminer la masse de l’atome, on utilisera la masse relative égale à 1 unité de masse atomique (1 uma). Il s’agit d’une masse comparative avec le carbone 12 dont la masse atomique est fixée à 12 unités. Une unité de masse atomique équivaut au 1/12 de la masse du carbone 12.

Contrairement aux électrons, les protons ne peuvent pas être éjectés de l'atome. Par conséquent, on utilisera le nombre de protons pour différencier les atomes.

En effet, dans le tableau périodique, chaque atome possède son propre numéro, le numéro atomique, associé à son nombre de protons. 

Le numéro atomique est le numéro que l’on attribue à chaque atome. L’atome qui a 14 protons portera donc le numéro atomique 14.

L’électron

L’électron a été découvert par le physicien britannique J.J. Thomson en 1897.

L’électron est une particule chargée négativement.

Chaque électron a une charge de 1-. Les électrons gravitent autour du noyau dans l’espace vide que l’on appelle le nuage électronique.

La masse réelle de l’électron est d’environ 9,11 x 10-31 kg. On estimera sa masse relative à environ 0 unité de masse atomique (0 uma). L’électron a en réalité une très petite masse relative. En fait, elle est trop petite pour être incluse dans les calculs de nombre de masse.

Dans un atome neutre, on dénombre autant d’électrons que de protons. Il arrive parfois que des atomes possèdent un surplus d’électrons ou, au contraire, que certains électrons soient arrachés à l’atome. Dans ces cas, l’atome porte le nom d’ion puisqu'il n'est plus neutre et porte une charge. Il faut d’ailleurs insister sur le fait que les électrons peuvent voyager d’un atome à un autre, alors que les protons demeurent toujours dans le noyau de leur atome.

Le neutron

Le neutron a été découvert par le physicien britannique James Chadwick en 1932.

Le neutron est une particule neutre qui se trouve dans le noyau d'un atome.

Il s’agit donc d’un nucléon. Puisqu’il est neutre, le neutron n’a pas de charge (charge = 0).

Sa masse est d’environ 1,675 x 10-17 kg. Sa masse relative est environ de 1 unité de masse atomique (1 uma).

Le neutron a un rôle important à jouer dans la cohésion du noyau. Il permet au noyau de ne pas éclater. En effet, les protons contenus dans le noyau se repoussent entre eux puisque les charges positives se repoussent entre elles. Cependant, les masses s’attirent entre elles aussi. Or, la force de répulsion des charges positives est plus grande que la force d’attraction des masses des protons. Les neutrons en ajoutant de la masse sans ajouter de charge positive permettent d’augmenter la force d’attraction et donc, de garder les nucléons unis.

Résumé

Le tableau suivant résume les informations importantes à savoir sur chacune des particules élémentaires de l’atome. 

Proton - Particule positive située dans le noyau (charge associée à 1+)
- Masse du proton égale à 1,673 x 10-17 kg
- Masse relative égale à environ 1 uma (1 unité de masse atomique)
- Nombre de protons toujours égal au numéro atomique
Électron - Particule négative qui gravite autour du noyau sur les couches électroniques (ou niveaux énergétiques) (charge associée à 1-)
- Nombre d’électrons égal à celui des protons dans un atome neutre
- Masse de l’électron égale à 9,11 x 10-31 kg
- Masse relative toujours nulle
- Nombre maximal d’électrons par couche égal à 2n2 où n représente le nombre de couches électroniques (la dernière couche électronique de l’atome ne peut pas contenir plus de 8 électrons toutefois)
Neutron - Particule neutre située dans le noyau (charge associée nulle)
- Masse du neutron égale à 1,675 x 10-17 kg
- Masse relative égale à environ 1 uma (1 unité de masse atomique)
- Particule responsable de la cohésion du noyau

 

Des particules encore plus petites ?

On pense aujourd’hui que les particules élémentaires (proton, neutron, électron) peuvent à leur tour être brisées et séparées en particules encore plus petites. Peut-être as-tu entendu parler de quarks, de neutrinos, de muons ou de tauons ? Ce sont des exemples de particules extrêmement petites qui sont à l’origine de la constitution de la matière. Pour en savoir plus à leur sujet, clique ici.

Les exercices

Les références

  • MELS
  • Rogers
  • Réunir Réussir
  • Fondation Réussite Jeunesse