Structure de l'atome : noyau, protons, neutrons, isotopes

Un atome est constitué d'un noyau central, chargé positivement, entouré d'un nuage électronique. Le noyau rassemble des nucléons : des protons (charge \(+e\)) et des neutrons (charge nulle). L'atome étant électriquement neutre, son nombre d'électrons est égal au nombre de protons.

• \(Z\) : numéro atomique, nombre de protons. Il définit l'élément chimique et sa place dans la classification périodique.
• \(N\) : nombre de neutrons.
• \(A\) : nombre de masse, nombre total de nucléons — un entier sans dimension, pas une masse en kg.

Exemple : le carbone 12 s'écrit \(^{12}_{6}\text{C}\) (6 protons, 6 neutrons), le carbone 14 s'écrit \(^{14}_{6}\text{C}\) (6 protons, 8 neutrons).

La masse de l'atome est presque entièrement concentrée dans le noyau : un nucléon (proton ou neutron) est environ 1 800 fois plus massif qu'un électron. Le noyau est pourtant minuscule devant l'atome : taille du noyau \(\sim 10^{-15}\) m, taille de l'atome \(\sim 10^{-10}\) m, soit un rapport d'échelle d'environ \(10^{5}\) — l'atome est essentiellement du vide.

Isotopes : deux atomes isotopes ont le même numéro atomique \(Z\) (même élément chimique, mêmes propriétés chimiques, gouvernées par le cortège électronique) mais un nombre de masse \(A\) différent, donc un nombre de neutrons différent. Seules leurs propriétés nucléaires (stabilité, radioactivité) peuvent différer.