⚛️ Construis ton atome
Un proton de plus et l'élément change de nom ; un neutron de plus et tu obtiens un isotope, parfois radioactif ; un électron en moins et voilà un ion. Fais glisser les particules dans l'atome, regarde les couches électroniques se remplir… et découvre pourquoi le sodium tient tant à se débarrasser de son électron célibataire !
🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.
Ce que tu vois
- C'est le nombre de protons Z qui fixe l'élément : 6 protons, c'est toujours du carbone, quel que soit le nombre de neutrons ou d'électrons.
- Les neutrons changent le nombre de masse A mais pas l'élément : on obtient des isotopes. Seules certaines combinaisons de protons et de neutrons donnent un noyau stable ; les autres sont radioactives.
- Quand le nombre d'électrons diffère du nombre de protons, l'entité est chargée : c'est un ion (cation s'il manque des électrons, anion s'il y en a en trop).
- Les électrons remplissent les sous-couches dans l'ordre 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s. La dernière couche occupée est la couche de valence (en orange) : c'est elle qui décide de la chimie de l'élément.
- Les atomes proches d'un gaz noble gagnent ou perdent des électrons pour obtenir sa configuration : deux électrons (duet) comme l'hélium, ou huit sur la couche externe (octet) comme le néon ou l'argon.
Expériences à faire
- Construis l'hydrogène 1, puis ajoute un neutron, puis un deuxième : que deviennent le symbole et la stabilité du noyau ?
- Construis l'atome de chlore, puis ajoute un électron : quelle configuration obtiens-tu ? À quel gaz noble ressemble-t-elle ?
- Pourquoi le magnésium forme-t-il l'ion Mg2+ et pas Mg+ ?
- Compare la masse d'un atome de carbone 12 et de carbone 14 : les électrons comptent-ils vraiment dans la masse ?
La chimie derrière l'animation
- Notation symbolique du noyau : AZX, avec Z le numéro atomique (nombre de protons) et A le nombre de masse (nombre de nucléons) ; le nombre de neutrons est N = A − Z.
- Un atome est électriquement neutre : il a autant d'électrons que de protons. Un ion monoatomique porte la charge q = (Z − nombre d'électrons) × e, avec e = 1,6 × 10−19 C.
- Masse d'un atome : m ≈ A × mnucléon ≈ A × 1,67 × 10−27 kg ; la masse d'un électron (9,11 × 10−31 kg) est environ 1 800 fois plus petite que celle d'un nucléon.
- Configuration électronique : remplissage 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2. Exemple : Na (Z = 11) : 1s2 2s2 2p6 3s1, d'où l'ion Na+ qui a la configuration du néon.
- Le rayon d'un atome est de l'ordre de 10−10 m, celui d'un noyau de 10−15 m : le noyau est environ 100 000 fois plus petit, le dessin n'est pas à l'échelle. Données réelles des isotopes stables, des abondances et des demi-vies.
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