Par Kevin Beck | Mis à jour le 24 mars 2022
Les atomes sont les plus petites unités de matière qui conservent l'identité d'un élément. Même si une brique d'or d'une livre peut être subdivisée en fragments de plus en plus petits, le constituant ultime est l'atome d'or lui-même, une entité à la fois incommensurablement petite et remarquablement bien comprise.
Chaque atome contient au moins un proton dans son noyau; le nombre de protons, ou numéro atomique, identifie de manière unique l'élément. Dans un atome neutre, le nombre d'électrons est égal au nombre de protons, et la plupart des éléments contiennent également des neutrons, des particules neutres qui ajoutent de la masse sans modifier la charge. Les variantes avec un nombre de neutrons différent sont connues sous le nom d'isotopes. .
Les protons et les neutrons forment un noyau compact, tandis que les électrons occupent des orbitales environnantes qui sont plusieurs fois plus éloignées du noyau que le noyau lui-même.
Le rayon atomique est définie comme la distance entre le centre du noyau et l’orbitale électronique la plus externe. Ce rayon est largement déterminé par l'équilibre entre la charge nucléaire (qui attire les électrons vers l'intérieur) et la répulsion électron-électron qui les pousse vers l'extérieur.
Au cours d'une période, à mesure que le numéro atomique augmente, les protons ajoutés augmentent l'attraction nucléaire. Étant donné que les électrons sont ajoutés à la même couche, le rayon diminue généralement jusqu'à ce qu'un gaz rare soit atteint. Lorsque la période suivante commence, une nouvelle couche électronique est introduite, provoquant une augmentation soudaine du rayon, suivie d'une diminution progressive à mesure que la période progresse.
Contrairement au rayon extérieur, le noyau est uniformément minuscule :environ 1×10⁻¹⁵m de diamètre pour tous les éléments. En revanche, l'électron le plus externe d'un atome typique se trouverait à environ 100 m du noyau si l'atome était agrandi à la taille d'un stade de football.
Bien qu’il n’existe pas de formule unique applicable à chaque atome, les chimistes estiment souvent les rayons covalents en mesurant la distance entre les noyaux d’une molécule liée et en divisant par deux cette valeur. Par exemple, si le calcium a un rayon connu de 178 pm et que la longueur de la liaison Ca-Se dans le séléniure de calcium est de 278 pm, le rayon du sélénium peut être estimé à 100 pm.
Le tableau suivant (voir IUPAC ) répertorie les rayons approximatifs des 86 premiers éléments, allant d'environ 40 pm pour l'hydrogène à 240 pm pour le césium.
Comprendre ces dimensions aide les scientifiques à prédire le comportement chimique, à concevoir de nouveaux matériaux et à expliquer les propriétés physiques de la matière.