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Activité: Structure de l'atome
sans
Lorsque J'entrai au laboratoire dirigé par Joliot au collège de France, la connaissance que j'avais de la structure de la
matière ne devait guère dépasser celle acquise par un lycéen de 1993 abonné à de bonnes revues de vulgarisation. Je
les résume rapidement: la matière est composée d'atomes, eux-mêmes constitués de noyaux entourés d'un cortège
d'électrons. Les noyaux portent une charge électrique positive qui est de même valeur et de sens opposé à la charge
des électrons qui gravitent autour du noyau. La masse d'un atome est concentrée dans le noyau.
Peut-être,
prétendre faire un cours de vulgarisation, puis-je donner quelques précisions en me fondant sur les notions qui sont
intuitives chez presque tous les lecteurs ?
Un litre d'eau contient environ trente millions de milliards de milliards d'atomes d'oxygène et deux fois plus datomes
d'hydrogène. Or le litre d'eau pèse un kilogramme. Si je devais exprimer le poids de chaque atome avec les unités
familières dans la vie courante, comme le kilogramme, je traînerals des chiffres avec une quantité quasi insupportable
de zéros après la virgule ! [...]
Le diamètre d'un atome est voisin d'un centième de millionlème de centimètre. Celul d'un noyau d'atome est
cent mille fois plus petit. On voit donc que presque toute la masse d'un atome est concentrée en un noyau central et
que, loin sur la périphérie, se trouve un cortège qui est fait de particules de charge électrique négative, les électrons.
C'est ce cortège seul qui gouverne le contact des atomes entre eux et donc tous les phénomènes perceptibles de notre
vie quotidienne, tandis que les noyaux, tapis au coeur des atomes en constituent la masse.
Extrait du livre - La vie à fil tendu - de Georges Charpak. 1993. Prix Nobel de physique en 1992.
Questionnaire :
1) Combien d'atomes trouve-t-on au total dans un litre d'eau ? Exprimer d'abord ce résultat sous forme de nombre decimal puis sous forme de
puissance de 10. Détailler les calculs en les expliquant.
2) Quelles sont les deux parties principales d'un atome?
3) Quel est l'ordre de grandeur du diamètre d'un atome? Exprimer cet ordre de grandeur sous forme de nombre décimal puis le traduire sous forme
de puissance de dix.
4) Comment se répartit la masse dans un atome?
5) a) Quel est l'ordre de grandeur d'un atome par rapport à son noyau ?
b) Analogie: considérons une cerise, parfaitement sphérique et ayant également un noyau sphérique. Le diamètre de son noyau est d'environ
0,5 cm. Si l'ordre de grandeur du noyau par rapport à la cerise était le même que dans le cas de l'atome, quel serait alors le diamètre de la
cerise? Exprimer ce résultat en kilomètre.
6) Quel type de charges électriques est porté par le noyau ?
7) Quel type de charges électriques est porté par l'électron ?