Composition de l'atome et écriture conventionnelle

Imagine un immense stade de football. Si l'atome était ce stade, le noyau serait une petite bille placée au centre du terrain, et les électrons seraient de minuscules moucherons tournant dans les tribunes. Conclusion : un atome est essentiellement constitué de vide.

Le noyau contient les nucléons : les protons (chargés positivement) et les neutrons (neutres, sans charge). Autour de ce noyau gravitent les électrons, qui portent une charge électrique négative.

Pour identifier un atome, les chimistes utilisent une notation standard : le symbole de l'élément ($X$) avec deux nombres écrits à gauche, l'un en haut ($A$) et l'un en bas ($Z$).

$Z$ est le Numéro atomique (en bas). Il indique le nombre de protons. C'est lui qui définit l'identité de l'atome : si $Z=6$, c'est obligatoirement du Carbone.

$A$ est le Nombre de masse (en haut). Il représente le nombre total de nucléons (protons + neutrons). On l'appelle ainsi car c'est le noyau qui porte presque toute la masse de l'atome.

Calculons la composition. Le nombre de protons est donné directement par $Z$. Pour trouver le nombre de neutrons ($N$), il faut faire une soustraction : $N=A-Z$ (Nombre de masse moins Numéro atomique).

Et les électrons ? Un atome est électriquement neutre. Il a donc autant de charges négatives $(-)$ que de charges positives $(+)$. Le nombre d'électrons est donc égal au nombre de protons ($Z$).

L'électron est environ 2000 fois plus léger que le proton, on néglige sa masse. Comme le proton et le neutron ont une masse quasi identique, on considère simplement qu'ils pèsent le poids d'un nucléon.

L'atome a une taille d'environ $10^{-10}$ m. Le noyau est 100 000 fois plus petit ($10^{-15}$ m). C'est un rapport de taille immense qui confirme la structure lacunaire de la matière.