Par Kevin Beck Mis à jour le 24 mars 2022
L'atome est la plus petite unité de matière qui conserve les propriétés d'un tout plus grand. Ce n'est pas indivisible, mais des morceaux d'atomes, en particulier les "morceaux" de composants nucléaires appelés quarks. , ne sont en réalité bons que pour fabriquer des atomes. Différents types d'atomes sont appelés éléments, dont près de 120 (dont 92 d'origine naturelle) sont connus.
La plupart de la matière est constituée de plusieurs types d'atomes, disposés en groupes de deux ou plus et ayant des formules spécifiques ; deux ou plusieurs atomes chimiquement liés ensemble constituent une molécule. Par exemple, une molécule d'eau a la formule H2O, ce qui signifie qu'elle est composée des éléments hydrogène (H) et oxygène (O) dans un rapport atomique ou molaire de 2 pour 1.
Calcium est un élément bien connu, essentiel à la bonne santé des os et à d’autres fonctions du corps humain. L'atome de calcium n'est ni un petit atome ni un atome particulièrement encombrant, ce qui en fait un bon candidat pour construire un projet de modèle atomique tridimensionnel pour illustrer les points saillants de cette structure.
Les atomes sont constitués d'un nombre égal de protons et des électrons dans leur état de base (non ionisé), au nombre de un à 118 à partir de 2020. Le nombre de protons, le numéro atomique, définit l'élément. Tous les éléments, à l'exception de l'hydrogène, possèdent également un ou plusieurs neutrons.; les protons et les neutrons ont une masse à peu près égale (de l'ordre de 10 à 27 kg), tandis que les électrons sont près de 2 000 fois plus petits.
Le nombre de protons et de neutrons est à peu près égal, même si à mesure que vous progressez dans le tableau périodique des éléments, les neutrons commencent visiblement à dépasser les protons dans la plupart des atomes. Les variantes d'éléments qui diffèrent uniquement par le nombre de neutrons sont appelées isotopes. .
Les électrons chargés négativement occupent des espaces très très éloignés du proton, au moins à l’échelle d’un atome, qui ne mesure qu’environ 1 × 10−10 m de diamètre. Ceux-ci se trouvent dans les niveaux d'énergie ou coquilles, qui pour de nombreux atomes incluent des sous-couches . Les sous-couches contiennent à leur tour des orbitales , dont chacun peut contenir jusqu'à deux électrons.
Chaque ligne du tableau périodique représente une coquille, le nombre d'électrons qu'une coquille peut contenir étant de deux, huit, huit et 18 dans les quatre premières lignes du tableau périodique.
Vous pouvez voir dans le tableau périodique que le calcium a un numéro atomique de 20 et une masse atomique. de 40,78 daltons. Cela signifie que l’isotope le plus stable de l’élément possède 20 neutrons (40 − 20). Vous pouvez choisir des boules vertes pour représenter les protons et des boules orange de taille similaire pour représenter les neutrons, et des boules ou billes jaunes plus petites pour représenter les électrons.
Vous pouvez disposer vos « protons » et « neutrons » dans un noyau en forme de boule, peut-être en les collant ensemble, puis décider comment disposer vos électrons.
D'après le tableau, vous voyez que le calcium a deux électrons dans la première couche (tous deux dans ce qu'on appelle la sous-couche 1s), huit dans la deuxième couche (2 dans la sous-couche 2s, 6 dans la sous-couche 2p), huit dans la troisième couche (2 dans la sous-couche 3s, 3 dans la sous-couche 3p) et deux dans la quatrième couche. Ce sont la valence du calcium, ou des électrons chimiquement réactifs.
Consultez différentes références en ligne pour voir comment les sous-couches électroniques sont représentées dans l'espace 3D. Vous pouvez dessiner un diagramme d'atomes de calcium pour accompagner votre modèle, afin de couvrir toute information que vous pourriez avoir du mal à présenter visuellement.
Un modèle d'atome de néon pourrait familiariser les spectateurs avec le concept de gaz rares et de coquilles à valence complète, par exemple, ou un modèle d'atome de sodium pourrait servir de métal simple représentatif qui se lie à des halogènes tels que le chlore.