Définition d'atome et exemples

L'antimatière et les atomes exotiques existent-ils vraiment ?

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Un atome est la structure qui définit un élément , qui ne peut être rompu par aucun moyen chimique. UN atome typique se compose d'un noyau de charge positive protons et électriquement neutre neutrons à charge négative électrons en orbite autour de ce noyau. Cependant, un atome peut être constitué d'un seul proton (c'est-à-dire le protium isotope de l'hydrogène ) comme noyau. La nombre de protons définit l'identité d'un atome ou de son élément.

Taille, masse et charge des atomes

La taille d'un atome dépend du nombre de protons et de neutrons qu'il possède, ainsi que du fait qu'il possède ou non des électrons. Une taille d'atome typique est d'environ 100 picomètres ou environ un dix-milliardième de mètre. La majeure partie du volume est un espace vide, avec des régions dans lesquelles des électrons peuvent être trouvés. Les petits atomes ont tendance à être sphériquement symétriques, mais ce n'est pas toujours le cas des atomes plus gros. Contrairement à la plupart des diagrammes d'atomes, les électrons ne tournent pas toujours autour du noyau en cercles.

Les atomes peuvent varier en masse de 1,67 x 10^-27kg (pour l'hydrogène) à 4,52 x 10^-25kg pour les noyaux radioactifs superlourds. La masse est presque entièrement due aux protons et aux neutrons, car les électrons contribuent masse négligeable à un atome.

Un atome qui a un nombre égal de protons et d'électrons n'a pas de charge électrique nette. Un déséquilibre dans le nombre de protons et d'électrons forme un ion atomique. Ainsi, les atomes peuvent être neutres, positifs ou négatifs.

Découverte

Le concept selon lequel la matière pourrait être constituée de petites unités existe depuis la Grèce antique et l'Inde. En fait, le mot « atome » a été inventé dans la Grèce antique. Cependant, l'existence des atomes n'a été prouvée que de John Dalton expériences au début des années 1800. Au 20e siècle, il est devenu possible de « voir » des atomes individuels grâce à l'utilisation de la microscopie à effet tunnel.

Alors que l'on pense que les électrons se sont formés au tout début de la formation du Big Bang de l'univers, les noyaux atomiques ne se sont formés que peut-être trois minutes après l'explosion. À l'heure actuelle, le type d'atome le plus courant dans l'univers est l'hydrogène, bien qu'avec le temps, des quantités croissantes d'hélium et d'oxygène existeront, dépassant probablement l'hydrogène en abondance.

Antimatière et atomes exotiques

La majeure partie de la matière rencontrée dans l'univers est constituée de atomes avec des protons positifs, des neutrons neutres et des électrons négatifs. Cependant, il existe une particule d'antimatière pour les électrons et les protons de charges électriques opposées.

Les positrons sont des électrons positifs, tandis que les antiprotons sont des protons négatifs. Théoriquement, atomes d'antimatière peuvent exister ou être créés. L'antimatière équivalente à un atome d'hydrogène (antihydrogène) a été produit au CERN, l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire, à Genève en 1996. Si un atome régulier et un antiatome se rencontraient, ils s'annihileraient en libérant une énergie considérable.

Des atomes exotiques sont également possibles, dans lesquels un proton, un neutron ou un électron est remplacé par une autre particule. Par exemple, un électron pourrait être remplacé par un muon pour former un atome muonique. Ces types d'atomes n'ont pas été observés dans la nature, mais peuvent être produits en laboratoire.

Exemples d'atomes

• hydrogène
• carbone-14
• zinc
• césium
• tritium
• CL^-(une substance peut être un atome et un isotope ou ion à la fois)

Des exemples de substances qui ne sont pas des atomes comprennent l'eau (H_deuxO), sel de table (NaCl) et l'ozone (O₃). Fondamentalement, tout matériau dont la composition comprend plus d'un symbole d'élément ou qui a un indice suivant un symbole de l'élément est une molécule ou un composé plutôt qu'un atome.