🪪 Les isotopes et la notation du noyau
Le carbone 12 et le carbone 14 sont de vrais jumeaux : même nombre de protons, même chimie… mais l'un est stable et l'autre radioactif, et il pèse deux neutrons de plus ! Décode la carte d'identité des noyaux, fabrique leurs isotopes en ajoutant des neutrons, et pose des milliards de milliards d'atomes sur une balance.
🧪 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
- Dans la notation, le nombre du haut est A, le nombre de nucléons (protons + neutrons) ; celui du bas est Z, le nombre de protons ; le symbole X désigne l'élément.
- Ajouter un neutron ne change pas l'élément : on obtient un isotope. Ajouter un proton change Z… et donc le symbole : ce n'est plus le même élément !
- Dans la famille des isotopes, tous les noyaux ont le même Z ; certains sont stables, d'autres radioactifs. Les abondances naturelles expliquent la masse molaire du tableau périodique (35,5 g/mol pour le chlore).
- La masse d'un atome est presque celle de son noyau : m ≈ A × 1,67 × 10−27 kg. Les électrons ne comptent que pour quelques centièmes de pour cent.
- Même un milligramme contient un nombre d'atomes gigantesque : il faut 12 g de carbone 12 pour en avoir environ 6,02 × 1023, une mole.
Expériences à faire
- Combien de neutrons a le noyau d'uranium 238 ? Et celui d'uranium 235 ? Lequel est le plus lourd ?
- Avec ✏️ Mon noyau, pars de l'hydrogène 1 et ajoute un neutron, puis un deuxième : comment s'appellent ces isotopes ?
- Quel noyau obtiens-tu en ajoutant un proton au carbone 14 ? Sont-ils isotopes ?
- Quelle masse de fer 56 faut-il poser sur la balance pour avoir une mole d'atomes ?
- Dans le quiz, pourquoi le carbone 14 et l'azote 14 ne sont-ils pas des isotopes, alors qu'ils ont le même A ?
La physique derrière l'animation
- Notation du noyau : AZX. Z est le numéro atomique (nombre de protons), A le nombre de masse (nombre de nucléons) ; le nombre de neutrons vaut N = A − Z.
- Un atome est électriquement neutre : il possède autant d'électrons que de protons (Z). La charge du noyau vaut Q = Z × e, avec e = 1,60 × 10−19 C.
- Des isotopes sont des noyaux qui ont le même nombre de protons Z mais des nombres de neutrons (donc de nucléons A) différents : ils appartiennent au même élément chimique.
- Masse d'un atome : matome ≈ A × mnucléon, avec mnucléon ≈ 1,67 × 10−27 kg (la masse des électrons, 9,11 × 10−31 kg chacun, est négligeable).
- Nombre d'atomes d'un échantillon : N = méchantillon / matome, et quantité de matière n = N / NA avec NA = 6,02 × 1023 mol−1.
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