L'uranium (symbole U) joue un rôle central à la fois dans la production d'électricité et dans la sécurité nationale. Sa capacité à subir une fission nucléaire en fait un élément clé des réacteurs et des armes. Construire un modèle physique aide les élèves à visualiser la structure complexe de cet atome lourd.
L'uranium 235, l'isotope le plus couramment étudié dans les écoles, est composé de 92 protons, 143 neutrons et 92 électrons. Les électrons sont disposés en couches :2 dans la première, 8 dans la seconde, 18 dans la troisième, 32 dans la quatrième, 21 dans la cinquième, 9 dans la sixième et 2 dans la plus externe.
Choisissez de petits objets ronds pour représenter les particules subatomiques. Les perles en polystyrène, les perles en plastique, les perles en bois, les pompons en fil ou les boules d'argile séchant à l'air fonctionnent bien. Les peintures acryliques aideront à distinguer les protons (rouges), les neutrons (bleus) et les électrons (verts). Utilisez du fil solide ou des anneaux en carton pour les coquilles électroniques.
Pour une sensation authentique, collez 143 perles bleues et 92 perles rouges ensemble dans une sphère compacte. Si le temps est limité, utilisez deux boules plus grosses étiquetées « 143 neutrons » et « 92 protons ». Assurez-vous que chaque couleur est clairement marquée et collée solidement.
Enroulez sept anneaux autour d'un noyau central :créez des anneaux à partir de fil de fer ou découpez des cercles en carton. Attachez le nombre approprié de perles à chaque anneau (2, 8, 18, 32, 21, 9 et 2) en utilisant une troisième couleur pour les électrons. Montez les anneaux autour du noyau avec un fil fin, en alignant les points d'intersection des anneaux pour former une sphère.
Fixez le noyau au centre des anneaux avec un petit segment de fil. Inspectez le modèle pour vous assurer que toutes les coquilles sont uniformément espacées et que le nombre de particules correspond à la structure atomique de l'uranium.
Grâce à ce modèle, les étudiants peuvent voir physiquement comment la masse de l'uranium est concentrée dans son noyau, tandis que le nuage électronique reste relativement diffus :un concept essentiel pour comprendre les réactions nucléaires.