Voici le corrigé du TP sur la construction d’atomes avec des jetons : résultats types, graphique tracé à partir du tableau et compte rendu modèle. Vérifie surtout que chaque ligne vérifie A = protons + neutrons.
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Résultats types du corrigé TP sur l’origine de la matière
| Atome | Z | A | Protons | Neutrons (A − Z) | Électrons |
|---|---|---|---|---|---|
| Hydrogène (H) | 1 | 1 | 1 | 0 | 1 |
| Hélium (He) | 2 | 4 | 2 | 2 | 2 |
| Lithium (Li) | 3 | 7 | 3 | 4 | 3 |
| Carbone (C) | 6 | 12 | 6 | 6 | 6 |
| Oxygène (O) | 8 | 16 | 8 | 8 | 8 |
| Sodium (Na) | 11 | 23 | 11 | 12 | 11 |
Réponses aux questions
- Voir le tableau : par exemple pour le sodium, 11 protons, 23 − 11 = 12 neutrons, 11 électrons.
- Z est le nombre de protons du noyau (et d’électrons de l’atome neutre). Les neutrons se calculent par A − Z.
- L’atome est neutre : la charge positive des protons est compensée par la charge négative des électrons, ils sont en nombre égal.
- 10−10 ÷ 10−15 = 105 : le diamètre de l’atome vaut 105 cm, soit 1 km.
- Le nombre de neutrons augmente avec Z ; pour les éléments légers, les points sont proches de la droite N = Z (hélium, carbone, oxygène sur la droite). L’hydrogène est en dessous (0 neutron) et le sodium légèrement au-dessus.
- Les électrons ne sont pas immobiles sur un cercle, mais en mouvement dans un volume ; les tailles ne sont pas respectées (jetons de même taille, noyau très gros par rapport à l’atome) ; le vide n’est pas représenté.
- La masse d’un nucléon est environ 1 800 fois celle d’un électron : la masse des électrons est négligeable devant celle du noyau.
Conclusion et compte rendu modèle
Compte rendu. Nous avons construit des modèles de six atomes (H, He, Li, C, O, Na) avec des jetons : rouges pour les protons, bleus pour les neutrons, verts pour les électrons. Pour chaque atome, le nombre de protons est égal à Z et le nombre de neutrons à A − Z ; l’atome étant neutre, il contient autant d’électrons que de protons. Le graphique du nombre de neutrons en fonction de Z montre une augmentation régulière : pour les éléments légers, il y a à peu près autant de neutrons que de protons. À l’échelle où le noyau mesure 1 cm, l’atome ferait 1 km de diamètre : l’atome est essentiellement vide, et sa masse est celle de son noyau. L’hydrogène et l’hélium, les noyaux les plus simples, sont ceux qui se sont formés en premier après le Big Bang ; les autres ont été fabriqués ensuite dans les étoiles. Notre modèle est utile mais incomplet : il ne respecte ni les tailles ni le mouvement des électrons.
Erreurs fréquentes en TP
Oublier que l’on calcule les neutrons par A − Z (et non A), compter le nombre de jetons verts d’après les neutrons au lieu des protons, ou tracer N en fonction de A au lieu de Z. Autre erreur : relier les points par une ligne brisée alors que l’on compare simplement à la droite N = Z.