Par Neha Tripathi Mis à jour le 24 mars 2022
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La structure d’un atome peut être visualisée comme un système solaire miniature. Les électrons gravitent autour du noyau dense, tout comme les planètes tournent autour du soleil. Alors que la gravité maintient les planètes ensemble, les forces qui lient un atome sont l'attraction électromagnétique et la puissante force nucléaire.
Le noyau se trouve au centre de chaque atome et contient des protons et des neutrons. Le nombre de protons – son numéro atomique – définit l’élément; l'hélium a toujours deux protons, du carbone six, etc. Les isotopes du même élément apparaissent lorsque le nombre de neutrons varie ; la plupart des atomes d’hydrogène n’ont pas de neutrons, mais de rares formes en portent un ou deux. La force nucléaire forte, une interaction fondamentale, maintient les protons et les neutrons liés dans le noyau.
Les protons sont les seules particules subatomiques chargées positivement dans un atome. Chacun porte une charge de +1,6022×10⁻¹⁹ coulombs, égale en ampleur à la charge négative d’un électron. Avec une masse de 1,67×10⁻²⁷ kilogrammes, un proton est environ 1 837 fois plus lourd qu'un électron et presque aussi lourd qu'un neutron.
Les électrons, désignés par le symbole e⁻, sont les seules particules chargées négativement dans un atome. Leur masse n’est que de 1,1 × 10⁻³¹ kilogrammes. Les électrons occupent des couches d'énergie discrètes entourant le noyau ; chaque coquille a une capacité limitée (2, 8, 18, 32, …) qui détermine le comportement chimique de l’atome. Parce que les coquilles sont éloignées du noyau, les atomes sont constitués à plus de 99 % d'espace vide.
Les neutrons sont des particules neutres qui partagent le noyau avec les protons. Tous les éléments, à l'exception de l'hydrogène, contiennent au moins un neutron. La masse d'un neutron est de 1,6749 × 10⁻²⁷ kilogrammes, presque identique à celle d'un proton. Lors de la désintégration radioactive, un neutron peut être émis et errer librement pendant environ 15 minutes avant de se transformer en proton et en électron.