Ressources · 3ᵉ · Chimie
Atome : noyau, électrons et neutralité
L’histoire du modèle de l’atome, de Démocrite à Rutherford et Chadwick, et l’expérience de la feuille d’or ; le noyau (protons et neutrons) et les électrons, leurs charges et leurs masses ; le numéro atomique Z, qui définit l’élément, et la neutralité de l’atome ; la masse d’un atome et le nombre d’atomes d’un objet en puissances de dix
À propos de cette page
Les 36 questions du QCM en version texte
Pour réviser sans écran ou imprimer : chaque question avec ses propositions ; la bonne réponse et son explication se déplient.
Niveau facile ★ — 12 questions
Le noyau d’un atome contient…
- A. des protons et des électrons
- B. des protons et des neutrons
- C. des électrons et des neutrons
- D. seulement des électrons
Réponse
B. des protons et des neutrons — Le noyau contient les nucléons : protons et neutrons. Les électrons sont autour.
Dans un atome, quelles particules portent une charge électrique ?
- A. les protons et les neutrons
- B. seulement les électrons
- C. les protons et les électrons
- D. les neutrons et les électrons
Réponse
C. les protons et les électrons — Le proton porte +e et l’électron −e ; le neutron n’a pas de charge.
Qui a réalisé l’expérience de la feuille d’or, dans le laboratoire de Rutherford ?
- A. Thomson et Dalton
- B. Chadwick et Thomson
- C. Démocrite et Dalton
- D. Geiger et Marsden
Réponse
D. Geiger et Marsden — Geiger et Marsden travaillaient dans le laboratoire de Rutherford, qui a interprété leurs résultats en 1 911.
Le numéro atomique Z d’un atome est…
- A. son nombre de protons
- B. son nombre de neutrons
- C. son nombre de nucléons
- D. son nombre de particules
Réponse
A. son nombre de protons — Z est le nombre de protons : il définit l’élément chimique.
Un atome est électriquement neutre parce qu’il contient…
- A. autant de neutrons que de protons
- B. autant d’électrons que de protons
- C. autant de neutrons que d’électrons
- D. des neutrons, qui annulent les charges
Réponse
B. autant d’électrons que de protons — Les charges positives des protons compensent exactement les charges négatives des électrons.
Un modèle de l’atome est abandonné quand…
- A. un savant plus célèbre le critique
- B. il a plus de cent ans
- C. une expérience le contredit
- D. on ne sait plus le dessiner
Réponse
C. une expérience le contredit — Un modèle explique les expériences connues ; quand une expérience le contredit, on en change (de Thomson à Rutherford).
Une masse de 0,5 g, c’est…
- A. 5 × 10⁻³ kg
- B. 5 × 10² kg
- C. 5 × 10⁻⁴ kg
- D. 5 × 10⁻¹ kg
Réponse
C. 5 × 10⁻⁴ kg — 1 g = 10⁻³ kg : 0,5 g = 0,5 × 10⁻³ kg = 5 × 10⁻⁴ kg.
Quelle particule de l’atome est la plus légère ?
- A. l’électron
- B. le proton
- C. le neutron
- D. le nucléon
Réponse
A. l’électron — L’électron est environ 1 800 fois plus léger qu’un proton ou un neutron.
Pour trouver le nombre d’atomes d’un échantillon fait d’un seul élément, on calcule…
- A. masse de l’échantillon × masse d’un atome
- B. masse d’un atome ÷ masse de l’échantillon
- C. masse de l’échantillon ÷ nombre de nucléons
- D. masse de l’échantillon ÷ masse d’un atome
Réponse
D. masse de l’échantillon ÷ masse d’un atome — Nombre d’atomes = masse de l’échantillon ÷ masse d’un atome, les deux masses en kg.
Un atome possède 9 protons. Combien a-t-il d’électrons ?
- A. 18
- B. 9
- C. 0
- D. 10
Réponse
B. 9 — Un atome est neutre : il a autant d’électrons que de protons, 9.
Quelle est l’unité de la charge électrique ?
- A. le volt (V)
- B. le kilogramme (kg)
- C. l’ampère (A)
- D. le coulomb (C)
Réponse
D. le coulomb (C) — Le coulomb, de symbole C : la charge élémentaire vaut e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C.
La charge élémentaire vaut e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C. Quelle est la charge d’un proton ?
- A. −1,6 × 10⁻¹⁹ C
- B. +1,6 × 10⁻¹⁹ C
- C. 0 C
- D. +1,67 × 10⁻²⁷ C
Réponse
B. +1,6 × 10⁻¹⁹ C — Le proton porte la charge +e. −e est celle de l’électron ; 1,67 × 10⁻²⁷ est une masse en kg.
Niveau moyen ★★ — 12 questions
Un atome a 16 protons et 16 neutrons. Il possède…
- A. 16 nucléons et 16 électrons
- B. 32 nucléons et 32 électrons
- C. 32 nucléons et 16 électrons
- D. 16 nucléons et 32 électrons
Réponse
C. 32 nucléons et 16 électrons — Nucléons : 16 + 16 = 32. Électrons : autant que de protons, 16.
Un atome de Z = 50 a 120 nucléons. Combien a-t-il de neutrons ?
- A. 50
- B. 70
- C. 120
- D. 170
Réponse
B. 70 — Neutrons = A − Z = 120 − 50 = 70.
Un atome a pour numéro atomique Z = 10. Quelle est la charge de son noyau ?
- A. 1,6 × 10⁻²⁰ C
- B. −1,6 × 10⁻¹⁸ C
- C. 0 C
- D. 1,6 × 10⁻¹⁸ C
Réponse
D. 1,6 × 10⁻¹⁸ C — 10 protons : 10 × 1,6 × 10⁻¹⁹ = 1,6 × 10⁻¹⁸ C. C’est la charge totale de l’atome qui est nulle, pas celle du noyau.
Deux atomes ont le même nombre de protons. On peut affirmer qu’ils…
- A. appartiennent au même élément
- B. ont le même nombre de neutrons
- C. ont exactement la même masse
- D. ont des charges opposées
Réponse
A. appartiennent au même élément — Le nombre de protons, Z, définit l’élément. Le nombre de neutrons, et donc la masse, peut varier.
Quelle est la masse approchée d’un atome de 19 nucléons (nucléon : 1,67 × 10⁻²⁷ kg) ?
- A. 3,2 × 10⁻²⁸ kg
- B. 1,7 × 10⁻²⁹ kg
- C. 3,2 × 10⁻²⁶ kg
- D. 1,7 × 10⁻²⁷ kg
Réponse
C. 3,2 × 10⁻²⁶ kg — 19 × 1,67 × 10⁻²⁷ = 31,73 × 10⁻²⁷ ≈ 3,2 × 10⁻²⁶ kg. 1,7 × 10⁻²⁷ kg est la masse d’un seul nucléon.
Quelle est la charge d’un noyau qui contient 8 protons et 10 neutrons ? (e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C)
- A. 1,28 × 10⁻¹⁸ C
- B. 2,88 × 10⁻¹⁸ C
- C. 1,6 × 10⁻¹⁸ C
- D. 0 C
Réponse
A. 1,28 × 10⁻¹⁸ C — Seuls les 8 protons sont chargés : 8 × 1,6 × 10⁻¹⁹ = 12,8 × 10⁻¹⁹ = 1,28 × 10⁻¹⁸ C. Les neutrons n’ajoutent rien.
Sur quoi Dalton s’appuie-t-il pour décrire ses atomes, au début du XIXe siècle ?
- A. des observations de grains de matière au microscope
- B. des particules envoyées sur une feuille d’or
- C. la découverte de l’électron, une particule plus légère
- D. des mesures de masses lors des transformations chimiques
Réponse
D. des mesures de masses lors des transformations chimiques — Dalton part de mesures de masses lors des transformations chimiques ; l’électron (1 897) et la feuille d’or viennent bien plus tard.
Comment s’écrit 61,79 × 10⁻²⁷ kg en notation scientifique ?
- A. 6,179 × 10⁻²⁸ kg
- B. 6,179 × 10⁻²⁶ kg
- C. 61,79 × 10⁻²⁶ kg
- D. 6,179 × 10⁻²⁷ kg
Réponse
B. 6,179 × 10⁻²⁶ kg — 61,79 = 6,179 × 10 : la virgule recule d’un rang et l’exposant augmente de 1, d’où 6,179 × 10⁻²⁶ kg.
Un atome a une masse de 5 × 10⁻²⁶ kg. Combien d’atomes dans un échantillon de 1 g ?
- A. 5 × 10²²
- B. 2 × 10¹⁹
- C. 2 × 10²⁹
- D. 2 × 10²²
Réponse
D. 2 × 10²² — 1 g = 10⁻³ kg ; 10⁻³ ÷ (5 × 10⁻²⁶) = 0,2 × 10²³ = 2 × 10²².
Pourquoi peut-on négliger les électrons pour la masse d’un atome, mais jamais pour sa charge ?
- A. ils sont très lourds, mais leur charge est nulle
- B. ils sont très légers, mais leur charge compense celle des protons
- C. ils sont très légers, et leur charge est bien plus grande
- D. ils sont aussi lourds que les protons, mais n’ont aucune charge
Réponse
B. ils sont très légers, mais leur charge compense celle des protons — Un électron est environ 1 800 fois plus léger qu’un nucléon : sa masse compte peu. Mais la charge des Z électrons compense exactement celle des Z protons.
Le dessin d’un atome avec ses électrons placés sur des cercles autour du noyau…
- A. est une photo prise avec un microscope très puissant
- B. montre la taille réelle du noyau par rapport à celle de l’atome
- C. est un modèle : les électrons ne suivent pas des orbites
- D. montre que les électrons sont tous à la même distance
Réponse
C. est un modèle : les électrons ne suivent pas des orbites — C’est un modèle, pas une photo : les électrons ne tournent pas sur des orbites comme des planètes, et le noyau est dessiné bien trop gros.
Un noyau porte une charge de 3,2 × 10⁻¹⁸ C. Combien contient-il de protons ?
- A. 2
- B. 32
- C. 20
- D. 200
Réponse
C. 20 — 3,2 × 10⁻¹⁸ ÷ (1,6 × 10⁻¹⁹) = 2 × 10¹ = 20 protons.
Niveau difficile ★★★ — 12 questions
Une particule a 12 protons, 13 neutrons et 12 électrons. C’est…
- A. un atome neutre de 25 nucléons
- B. un atome neutre de 37 nucléons
- C. une particule de charge positive
- D. un atome de 13 protons
Réponse
A. un atome neutre de 25 nucléons — 12 protons et 12 électrons : neutre. Nucléons : 12 + 13 = 25.
Un élève affirme : « L’électron est 1 800 fois plus léger que le proton, donc sa charge est 1 800 fois plus petite. » Que lui répondre ?
- A. vrai : la charge d’une particule dépend de sa masse
- B. faux : sa charge est 1 800 fois plus grande
- C. vrai : c’est pour cela qu’il est négatif
- D. faux : les deux charges valent e, de signes opposés
Réponse
D. faux : les deux charges valent e, de signes opposés — Masse et charge sont deux grandeurs différentes : proton +e, électron −e, avec e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C. C’est pourquoi un atome qui a autant d’électrons que de protons est neutre.
Pourquoi la matière du noyau est-elle extraordinairement dense ?
- A. presque toute la masse tient dans un volume minuscule
- B. le noyau contient beaucoup plus de particules que l’atome
- C. les neutrons sont bien plus lourds que les protons
- D. les électrons y sont serrés les uns contre les autres
Réponse
A. presque toute la masse tient dans un volume minuscule — Presque toute la masse de l’atome est dans le noyau, environ 100 000 fois plus petit que l’atome : beaucoup de masse dans très peu de place.
Un échantillon contient 5 × 10²² atomes de chrome (un atome : 8,6 × 10⁻²⁶ kg). Quelle est sa masse ?
- A. 4,3 kg
- B. 0,43 g
- C. 4,3 g
- D. 43 g
Réponse
C. 4,3 g — 5 × 10²² × 8,6 × 10⁻²⁶ = 43 × 10⁻⁴ kg = 4,3 × 10⁻³ kg = 4,3 g.
Un noyau a une masse de 1,67 × 10⁻²⁵ kg. Combien contient-il de nucléons ?
- A. 10
- B. 1,67
- C. 1 000
- D. 100
Réponse
D. 100 — 1,67 × 10⁻²⁵ ÷ (1,67 × 10⁻²⁷) = 10² = 100 nucléons.
Quelle est la charge totale des électrons d’un atome de Z = 15 ?
- A. +2,4 × 10⁻¹⁸ C
- B. −2,4 × 10⁻¹⁸ C
- C. −2,4 × 10⁻²⁰ C
- D. 0 C
Réponse
B. −2,4 × 10⁻¹⁸ C — 15 électrons de charge −1,6 × 10⁻¹⁹ C : −24 × 10⁻¹⁹ = −2,4 × 10⁻¹⁸ C. C’est l’atome entier qui a une charge nulle.
Laquelle de ces affirmations est fausse ?
- A. un atome peut n’avoir aucun neutron
- B. un atome peut n’avoir aucun proton
- C. un atome peut avoir plus de neutrons que de protons
- D. un atome a autant d’électrons que de protons
Réponse
B. un atome peut n’avoir aucun proton — Sans proton, il n’y a pas d’élément, donc pas d’atome. L’hydrogène le plus courant n’a aucun neutron ; le fer a plus de neutrons que de protons.
Un échantillon de 1 g contient environ 10²² atomes. Quelle est la masse d’un atome ?
- A. 10⁻²² kg
- B. 10⁻¹⁹ kg
- C. 10⁻²⁵ kg
- D. 10²⁵ kg
Réponse
C. 10⁻²⁵ kg — 1 g = 10⁻³ kg ; 10⁻³ ÷ 10²² = 10⁻²⁵ kg.
Un atome d’argon (Z = 18) et un atome de calcium (Z = 20) ont chacun 40 nucléons. Alors…
- A. ils appartiennent au même élément
- B. l’argon a 2 neutrons de plus que le calcium
- C. ils ont le même nombre de neutrons
- D. le calcium a 2 électrons de moins
Réponse
B. l’argon a 2 neutrons de plus que le calcium — Z différent : deux éléments différents. Argon : 40 − 18 = 22 neutrons ; calcium : 40 − 20 = 20 neutrons. Le calcium a 2 électrons de plus, pas de moins.
Rutherford conclut que le noyau est minuscule, car…
- A. toutes les particules rebondissent
- B. les électrons sont très nombreux
- C. la feuille d’or est très fine
- D. très peu de particules le rencontrent
Réponse
D. très peu de particules le rencontrent — Environ une particule sur 20 000 seulement est renvoyée : très peu rencontrent un noyau, la cible est minuscule.
Un noyau porte une charge de 3,68 × 10⁻¹⁸ C et contient 28 neutrons. Combien a-t-il de nucléons ? (e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C)
- A. 51
- B. 23
- C. 28
- D. 30
Réponse
A. 51 — 3,68 × 10⁻¹⁸ ÷ (1,6 × 10⁻¹⁹) = 2,3 × 10¹ = 23 protons ; nucléons : 23 + 28 = 51.
Pourquoi dit-on qu’un atome est surtout fait de vide ?
- A. il ne contient presque aucune particule de matière
- B. ses électrons n’ont absolument aucune masse
- C. son noyau lourd est minuscule par rapport à lui
- D. ses protons sont très loin de ses neutrons
Réponse
C. son noyau lourd est minuscule par rapport à lui — Presque toute la masse est dans un noyau environ 100 000 fois plus petit que l’atome ; le reste est occupé par les électrons, très légers.
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