🏟️ L'atome à l'échelle : la tête d'épingle et le stade
Un atome est minuscule, mais son noyau l'est encore 100 000 fois plus ! Pour s'en rendre compte, rien ne vaut une maquette : pose une tête d'épingle au milieu d'un stade, et tu as un atome. Choisis ton objet, lance le grand zoom arrière… puis découvre ce qui reste de la Terre quand on lui enlève tout son vide.
🧪 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
- Le zoom arrière part de l'objet qui joue le noyau et s'élargit jusqu'à montrer l'atome entier, sur un plan de ville dessiné à la même échelle.
- Avec l'atome « type » du cours, la tête d'épingle de 2 mm donne un atome de 200 m de diamètre : la taille d'un grand stade. Entre les deux, il n'y a que du vide et quelques électrons.
- Le rapport datome / dnoyau vaut quelques dizaines de milliers selon l'atome : son ordre de grandeur est 104 à 105.
- Dans le mode « Où est la masse ? », la barre du volume est presque toute bleue (le noyau n'en occupe qu'un millionième de milliardième) alors que celle de la masse est presque toute orange : plus de 99,9 % de la masse est dans le noyau.
- Un dé à coudre rempli de noyaux pèserait des centaines de millions de tonnes ; sans le vide de ses atomes, la Terre tiendrait dans un stade.
Expériences à faire
- Avec une balle de ping-pong comme noyau, l'atome d'uranium tient-il dans un village ? dans Paris ?
- ✏️ Quel objet-noyau faudrait-il pour que l'atome d'hydrogène soit aussi grand que la Terre ?
- L'atome d'or a 79 électrons et celui d'hydrogène 1 seul : lequel a la plus grande part de sa masse dans le noyau ?
- Que deviendrait la tour Eiffel sans le vide de ses atomes ? Et le Soleil ?
- ✏️ Change le rayon du noyau de ton atome : comment varie sa masse volumique ?
La chimie derrière l'animation
- Ordres de grandeur du cours : rayon d'un atome ≈ 10−10 m, rayon d'un noyau ≈ 10−15 m. L'atome est donc environ 105 fois plus grand que son noyau (en réalité de 2 × 104 à 6 × 104 selon l'atome).
- Maquette à l'échelle k = dobjet / dnoyau : l'atome y mesure D = dobjet × (datome / dnoyau). Tête d'épingle de 2 mm × 105 = 200 m : un stade.
- Structure lacunaire : Vnoyau / Vatome = (rnoyau / ratome)3 ≈ 10−15. L'atome est essentiellement vide.
- mnucléon ≈ 1,67 × 10−27 kg et me = 9,11 × 10−31 kg (environ 1 800 fois moins). matome = A × mnucléon + Z × me ≈ A × mnucléon : la masse de l'atome est concentrée dans son noyau.
- Masse volumique du noyau : ρ = mnoyau / (4/3 π rnoyau3) ≈ 1017 kg/m3, cent mille milliards de fois celle de l'eau. Les rayons atomiques affichés sont des valeurs approchées : le « bord » d'un atome est flou.
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