Le noyau de l’atome

1. a)Kr : atome (un symbole, pas de charge) ; H₂O₂ : molécule (4 atomes liés, pas de charge) ; NH₄⁺ : cation (polyatomique) ; Br⁻ : anion (monoatomique). (1)
2. b)NH₄⁺ : 1 + 4 = 5 atomes, de 2 éléments (azote et hydrogène) ; la charge + est celle de l’ensemble. (1)
3. c)Un composé ionique est neutre. KBr : une charge + pour une charge −. MgBr₂ : deux ions Br⁻ (−2) compensent un ion Mg²⁺ (+2). (1)
4. d)L’entité Kr est un seul atome de krypton ; l’espèce chimique krypton, celle que l’on manipule, est une collection d’un nombre très élevé d’atomes Kr identiques. (1)

Erreur fréquente — Lire l’indice 4 de NH₄⁺ comme une charge, ou écrire MgBr au lieu de MgBr₂ en oubliant que la charge totale doit être nulle.

1. a)Z = 47 : 47 protons ; N = 109 − 47 = 62 neutrons ; atome neutre : 47 électrons. (1)
2. b)Même noyau : 47 protons et 62 neutrons ; l’ion a perdu 1 électron : 47 − 1 = 46 électrons. (1)
3. c)Z = 50 : l’étain Sn ; A = 50 + 69 = 119 : ${}_{50}^{119}\mathrm{S}\mathrm{n}$. (1)
4. d)Faux : un élément est défini par son numéro atomique Z. L’atome et l’ion ont tous deux 47 protons : ils relèvent du même élément, l’argent ; seul le nombre d’électrons diffère. (1)

Erreur fréquente — Donner 109 neutrons (A pris pour N), ou retirer un proton au lieu d’un électron pour former Ag⁺.

1. a)$Z=Q÷e=6,08\times {10}^{-18}÷(1,60\times {10}^{-19})=38$ : le strontium. (1)
2. b)38 électrons : $-38\times 1,60\times {10}^{-19}=-6,08\times {10}^{-18}$ C ; avec le noyau ($+6,08\times {10}^{-18}$ C), la charge de l’atome est nulle. (1)
3. c)Sr²⁺ : 38 − 2 = 36 électrons ; charge $+2e=3,20\times {10}^{-19}$ C. (1)
4. d)9 + 1 = 10 électrons : $-10\times 1,60\times {10}^{-19}=-1,60\times {10}^{-18}$ C. (1)

Erreur fréquente — Confondre la charge du noyau (Z × e, toujours positive) et celle de l’entité entière (protons − électrons).

1. a)207 nucléons : $m=207\times 1,67\times {10}^{-27}\approx 3,46\times {10}^{-25}$ kg. (1)
2. b)82 électrons : $m=82\times 9,11\times {10}^{-31}\approx 7,47\times {10}^{-29}$ kg. (1)
3. c)${\displaystyle \frac{7,47\times {10}^{-29}}{3,46\times {10}^{-25}}}\approx 2,2\times {10}^{-4}$, soit 0,02 % : la masse des électrons est négligeable, l’atome a la masse de son noyau. (1)
4. d)${\displaystyle \frac{1,80\times {10}^{-10}}{7,1\times {10}^{-15}}}\approx 2,5\times {10}^4$ : environ 25 000 fois ; ordre de grandeur ${10}^4$ (2,5 < 5). Presque toute la masse est dans un noyau minuscule : la matière est lacunaire. (1)

Erreur fréquente — Multiplier par Z (82) au lieu de A (207) pour la masse du noyau, ou soustraire les exposants dans le mauvais sens.

1. a)32 est le nombre de nucléons ; neutrons : 32 − 16 = 16. (1)
2. b)Former un ion ne modifie pas le noyau : Fe²⁺ a toujours 26 protons ; il a 2 électrons de moins (24 électrons). (1)
3. c)Perdre des électrons (chargés −) rend l’entité positive : l’ion formé est Ni²⁺ (cation), avec 28 − 2 = 26 électrons. (1)
4. d)Le noyau est 10⁴ à 10⁵ fois plus petit que l’atome ; c’est lui qui porte plus de 99,9 % de la masse, les électrons étant environ 1 836 fois plus légers qu’un nucléon. (1)

Point de méthode — Pour corriger une affirmation, je cite la règle du cours (N = A − Z, le noyau ne change pas, perte d’électrons = cation), puis j’écris la valeur juste.