Noyau atomique, atome

Un atome est formé d'un noyau (protons $+$ neutrons $=$ nucléons) entouré d'un nuage électronique où gravitent les électrons, répartis en couches.

Le noyau ne rassemble que des nucléons (protons, neutrons). Les électrons sont toujours dans le nuage électronique — jamais dans le noyau : piège classique des QCM (ex. « combien d'électrons dans le noyau de $\mathrm{Sc}^{3+}$ ? » $\to$ 0).

Proton et neutron ont quasi la même masse : ce sont eux qui portent toute la masse de l'atome. L'électron est $\sim 2000$ fois plus léger — mais sa masse n'est pas nulle.

$Z$ = nombre de protons du noyau $=$ identité de l'élément (tous les atomes de carbone ont $Z=6$).

$A$ = nombre total de nucléons (protons $+$ neutrons) : bon indicateur de la masse de l'atome.

$A$ en haut (nucléons), $Z$ en bas (protons). Ex. $\prescript{35}{17}{\mathrm{Cl}}$ : $17\,p^{+}$, $35-17=18\,n^{0}$.

$Z$ compte uniquement les protons ; $A$ compte tous les nucléons. On a toujours $A \ge Z$. Dans une case du tableau périodique : le nombre entier $=Z$ ; le nombre décimal (masse atomique relative), arrondi, donne $A$ de l'isotope le plus courant.

1. nombre entier accolé au symbole $\to Z=n(p^{+})$ ;
2. atome neutre $\Rightarrow n(e^{-})=n(p^{+})=Z$ ;
3. nombre décimal (masse atomique) arrondi $\to A$, d'où $n(n^{0})=A-Z$.

$Z=12$, $A\approx 24$ $\Rightarrow$ $\prescript{24}{12}{\mathrm{Mg}}$ : $12\,p^{+}$, $12\,e^{-}$, $n(n^{0})=24-12=12\,n^{0}$.

Un ion a perdu ou gagné des électrons. Cation : ion positif, perte d'électrons (typique des métaux). Anion : ion négatif, gain d'électrons (typique des non-métaux).

Former un ion ne change que le nombre d'électrons : $n(p^{+})$ et $n(n^{0})$ restent identiques. $\mathrm{Ca}$ et $\mathrm{Ca}^{2+}$ ont le même noyau ($20\,p^{+}$, $20\,n^{0}$), seuls les électrons diffèrent ($20$ contre $18$).

$\mathrm{Mg}$ ($Z=12$) perd $2\,e^{-}$ : $n(e^{-})=10$. $\mathrm{O}$ ($Z=8$) gagne $2\,e^{-}$ : $n(e^{-})=10$. Même configuration électronique (celle du néon), noyaux pourtant très différents.