Etude d'un atome de sodium

Sujet du devoir

Durant tout le devoir il est demandé d'effectuer les calcules littéraux au maximum.

Etude d'un atome de sodium
Données: charge élémentaire de e=1,6.10^-19 C
masse d'un éléctron me= 9,1.10^-31kg ; masse d'un nucléon mn 1,7.10^-27 kg
distance moyenne entre nucléons d=1,0.10^-15m ; distance moyenne entre noyau et éléctron D=1,0.10^-10m
constante de gravitation universelle G=6.67 S.I ; constante d'interaction émectrique K= 9,0.10^9 S.I.

1) Composition de l'atome de sodium de représentation symbolique 11(^23)Na
a) Donner le nom et le nombre de chaque type de particules qui composent cet atome.
b)Calculer la charge totale de son noyau Q(noyau) et celle du nuage éléctronique Q((nuage).
c) Quel résultat connu retrouve-t-on sur l'atome ?

2)On s'interesse aux intéractions entre le noyau et un éléctron du nuage électronique.
a) Calculer la valeur Fg de l'intéraction gravitationelle entre un électron et les nucléons du noyau

b) Calculer la valeur Fe de l'intéraction électrique entre un électron et les nucléons du noyaux. Préciser si cette interaction est attractive ou répuslive.

3 On s'interesse maintenant aux intéractions entre les protons du noyau.

a) Calculer la valeur F'g de l'intéraction gravitationnelle entre deux protons. Préciser si cette interaction est attractive ou répulsive.

b)Calculer la valeur F'e de l'interaction électrique qui s'exerce entre ces deux mêmes protons.Préciser si cette interaction est attractive ou répulsive.

c) exprimer F'e/F'g en fonction de k,G,e et Mn. Calculer sa valeur. Commentez.

4) A l'aide des résultats précédents, expliquer la cohésion de l'atome

Où j'en suis dans mon devoir

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a) L'atome de sodium Na a pour numéro atomique Z=11 et pour nombre de masse A=23.
Le noyau de l'atome de sodium contient donc 11 protons (Z) et 12 neutrons (A-Z).
Autour de ce noyau gravitent 11 électrons.