Le noyau de l'atome

Les éléments chimiques

Le volume de l’atome a pour diamètre $d_{A} \approx10^{-10} \text{m} = 1\text{Å} $.
Le volume du noyau a pour diamètre $d_{N}\approx 10^{-15}\text{m} = 1\,\text{fm}$.
Comparons les tailles de l’atome et du noyau : $\dfrac{d_{N}}{d_{A}} \approx \dfrac{10^{-15}}{10^{-10}} = 10^{-15+10} = 10^{-5}$
Comparons les volumes du noyau et de l’atome : $\dfrac{V_{N}}{V_{A}}\approx ( \dfrac{d_{N}}{d_{A}} )^{3} \approx 10^{-5 \times 3} \approx 10^{-15}$
Dans un atome, le noyau est donc quelques milliers de fois plus lourd que le cortège électronique. Le noyau concentre donc la quasi-totalité de la masse de l’atome.

Le noyau est composé de protons, chargés électriquement, et de neutrons.
Le nombre de protons est une indication de la charge électrique du noyau, il est noté $Z$.
Le nombre de masse est le nombre total de protons et neutrons du noyau d’un élément chimique, il noté $A$.
Par convention on écrit l’élément chimique $X$, de numéro atomique $Z$ et de nombre de masse $A$, de la manière suivante : $$^{A}_{Z} X$$

Autour du noyau atomique gravitent des électrons, qui sont des particules élémentaires.
L’électron est une particule élémentaire, de masse $m_{e} \simeq 9,1\times 10^{-31}\text{kg}$ et de charge électrique négative $q_{e} \simeq -1,6\times 10^{-19} \text{C}$.

Le noyau de l’atome est constitué de protons et de neutrons.
Le proton a pour masse $m_{p} \simeq 1,6726\times 10^{-27} kg$ et de charge positive $q_{p} \simeq +1,6\times10^{-19} C$.
Le neutron a pour masse $m_{n} \simeq 1,6749\times10^{-27} kg$ et de charge électrique nulle.
Les protons et neutrons sont aussi appelés nucléons.
L’unité de masse atomique $u$, vaut $u \simeq 1,6605\times10^{-27} kg$.
La masse d’un atome de nombre de masse $A$, très proche de celle de son noyau, vaut alors $m = A \times u$.

La charge élémentaire, notée e, est la valeur absolue des charges électriques du proton et de l’électron : $e \simeq 1,6\times10^{-19} C$.
L’atome est électriquement neutre car il contient le même nombre de protons (positifs) que d’électrons (négatifs), de charges électriques opposées.