Exercice corrigé




Une ligne enfin complète

MOD : Connaître et déterminer les structures d'un atome

Solution rédigée

1. Z=113Z = 113 donc l’atome de nihonium possède 113 protons.
A=286A = 286 donc N=AZ=286113=173N = A - Z = 286 - 113 = 173 donc l’atome de nihonium possède 173173 neutrons.
Un atome étant électriquement neutre, l’atome de nihonium possède autant d’électrons que de protons soit 113113 électrons.

2. La masse du noyau d’un atome se calcule à l’aide de la relation :
mnoyau=Am nucleˊon.m_{\text {noyau}}=A \cdot m_{\text { nucléon}}.
Donc mnoyau=286×1,67×1027=4,78×1025m_{\text {noyau}}=286 \times 1\text{,}67 \times 10^{-27}=4\text{,}78 \times 10^{-25} kg.

3. La masse du cortège électronique d’un atome se calcule à l’aide de la relation :
mcorteˋge=Ameˊlectron.m_{\text {cortège}}=A \cdot m_{\text {électron}}.
Donc mcorteˋge=113×9,109×1031=1,029×1028m_{\text {cortège}}=113 \times 9\text{,}109 \times 10^{-31}=1\text{,}029 \times 10^{-28} kg.

4. Calculons le rapport de la masse du noyau sur la masse du cortège électronique.
mnoyaumcorteˋge=4,78×10251,029×1028=4,64×103\dfrac{m_{\text {noyau}}}{m_{\text {cortège}}}=\dfrac{4\text{,}78 \times 10^{-25}}{1\text{,}029 \times 10^{-28}}=4\text{,}64 \times 10^{ 3}
La masse du noyau est environ 4 640 fois plus grande que celle du cortège électronique donc la masse de l’atome est concentrée dans son noyau (on peut négliger la masse des électrons).

5. Ce nouvel isotope possède huit neutrons de moins donc la représentation symbolique de son noyau est : 113278Nh_{113}^{278}\text{Nh}.


Analyse de l'énoncé

1. Écrire le nombre de protons, neutrons et électrons présents dans cet atome.

2. Calculer la masse des nucléons (protons ++ neutrons) présents dans le noyau.

3. Calculer la masse des électrons.

4. Calculer la masse de l’atome comme la somme de la masse du noyau et de la masse des électrons. Comparer la masse de l’atome ainsi obtenue et la masse du noyau.

5. Écrire la notation symbolique du noyau à partir du nombre de protons et de neutrons dans le noyau.

Énoncé

En décembre 2015, l’Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC) a annoncé la découverte des quatre éléments chimiques permettant de compléter la 7e ligne du tableau périodique. Ces éléments dits superlourds ont été créés dans des accélérateurs de particules et ont des durées de vie très courtes. Parmi ces éléments, le nihonium est celui ayant la durée de vie la plus longue puisqu’un de ses isotopes a une période radioactive de 19,6 s. Il s’agit du 113286Nh_{113}^{286}\text{Nh}.

1. Donner la composition d’un atome de nihonium.

2. Calculer la masse du noyau d’un atome de nihonium.

3. Calculer la masse du cortège électronique d’un atome de nihonium.

4. Comparer les masses obtenues aux questions 2. et 3. Conclure sur la validité de l’affirmation suivante : la masse de l’atome est concentrée dans son noyau.

Un isotope du nihonium possède huit neutrons de moins que celui étudié précédemment.

5. Écrire la notation symbolique du noyau de ce nouvel isotope.

Présentation de la découverte du nihonium
Présentation de la découverte du nihonium

Pour bien répondre

1. Chercher le nombre de protons avec ZZ puis de neutrons avec AA (et ZZ). L’atome est neutre, il a donc autant d’électrons que de protons.

2. Ici, on ne compte que la masse des particules dans le noyau (les nucléons).

3. Ici, on ne compte que la masse des électrons.

4. Pour comparer deux nombres, il peut être utile de faire le rapport entre les deux.

5. Le nombre de neutrons dans le noyau n’intervient que sur la valeur de AA.
Voir les réponses

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Mise en application

Reprendre l’exercice précédent avec l’atome de brome 3579Br_{35}^{79}\text{Br} et son isotope qui possède deux neutrons supplémentaires.


Données

  • Masse d’un nucléon : mnp=1,67×1027 m_{n-p}=1\text{,}67 \times 10^{-27} kg ;
  • Masse d’un électron : me=9,109×1031 m_{e}=9\text{,}109 \times 10^{-31} kg.
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