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Pourquoi les atomes n’ont-ils globalement pas de charge électrique ? (A) Le nombre d’électrons est égal au nombre de neutrons. (B) Le nombre d’électrons est égal au nombre de protons. (C) Le nombre de neutrons est égal au nombre de protons. (D) Le nombre d’électrons et de neutrons est égal au nombre de protons. (E) Le nombre d’électrons plus les protons est égal au nombre de neutrons.
Cette question porte sur la charge électrique globale. La charge peut être positive ou négative, comme les extrémités opposées d’un aimant. S’il n’y a pas de charge, nous pouvons dire que la charge est neutre. La charge globale fait référence à la charge de l’atome dans son ensemble. Si nous voulons connaître la charge électrique globale de l’atome, nous devons connaître les charges des particules subatomiques qui composent l’atome.
Les protons, présents dans le noyau, ont une charge positive. Les neutrons, également présents dans le noyau, n’ont pas de charge, leur charge est neutre. Les électrons, que l’on trouve dans le nuage d’électrons à l’extérieur du noyau, ont une charge négative. Donc, en d’autres termes, la question qui se pose est de savoir comment le nombre de protons, de neutrons et d’électrons conduit un atome qui n’a globalement pas de charge positive ou négative? Il est important de savoir que la charge positive d’un proton et la charge négative d’un électron sont de force égale. En d’autres termes, si on réunit un proton de charge positive avec un électron de charge négative, ils vont se compenser et être globalement neutre.
En fait, la seule façon d’obtenir un atome neutre est d’avoir un total des forces de charge positive égal au total des forces de charge négative. Cette situation est décrite dans la réponse (B) : le nombre d’électrons est égal au nombre de protons. Si le nombre d’électrons est égal au nombre de protons, les charges positives et négatives des protons et des électrons se compensent et l’ensemble devient neutre. Quand un atome gagne ou perd des électrons pour devenir un ion, il n’a plus un nombre égal d’électrons et de protons. En conséquence, il aura une charge électrique globale positive ou négative.
Le nombre de neutrons n’a aucun effet sur la charge globale de l’atome. Les neutrons aident à donner de la stabilité au noyau de l’atome. Même si nous avons déjà identifié la bonne réponse, examinons attentivement les autres réponses possibles.
En examinant ces réponses, considérons un atome de l’élément fluor avec neuf protons, 10 neutrons et neuf électrons. Nous savons qu’il a neuf protons parce qu’il a un nombre atomique de neuf, ce qui nous dit aussi qu’en tant qu’atome neutre, il aura neuf électrons. La plupart des atomes de fluor ont 10 neutrons parce que la masse atomique du fluor est très proche de 19. Neuf protons plus 10 neutrons donnent une masse atomique de 19.
Le choix (A), le nombre d’électrons est égal au nombre de neutrons, est incorrect. Cette réponse ne nous dit rien sur le nombre de protons dans l’atome. Nous ne savons donc pas si la charge négative des électrons est compensée par la charge positive des protons. Et en fait, le nombre d’électrons n’est pas toujours égal au nombre de neutrons. Par exemple, dans notre atome de fluor, il y a neuf électrons et 10 neutrons. Donc (A) est une réponse incorrecte.
Le choix (C) est incorrect pour essentiellement les mêmes raisons. Non seulement cette réponse ne nous dit rien sur la quantité de charge négative qu’il faut pour compenser la charge positive, mais en plus, dans de nombreux atomes, il n’y a pas un nombre égal de neutrons et de protons. Donc, le choix (C) est également incorrect.
Notre réponse incorrecte suivante est le choix (D), le nombre d’électrons et de neutrons est égal au nombre de protons. Cela n’a pas aucun sens de combiner des électrons et des neutrons, et de les comparer à des protons. Les neutrons ne contribuent pas à la charge négative de l’atome. Donc, combiner des électrons et des neutrons avant de les comparer au nombre de protons ne nous donne pas une image précise de la façon dont sont équilibrées les charges positives et négatives des parties constituantes de l’atome. Bien que ce choix prenne en considération à la fois les électrons et les protons, l’ajout de neutrons le rend incorrect. De plus, nous pouvons comparer la réponse à notre exemple de l’atome de fluor, et voir que le nombre d’électrons et de neutrons n’est pas toujours égal au nombre de protons.
Notre dernière réponse incorrecte est le choix (E), le nombre d’électrons et de protons est égal au nombre de neutrons. Encore une fois, ce choix intègre à la fois des électrons et des protons, mais de manière erronée. Le nombre total d’électrons et de protons, et le nombre de neutrons n’ont aucun rapport avec la charge globale de l’atome. De plus, dans notre exemple de l’atome de fluor, il y a 18 protons et électrons combinés, et seulement 10 neutrons. Donc, cette affirmation n’est pas vraie pour tous les atomes.
Globalement, les atomes n’ont pas de charge électrique globale parce que leur charge positive et leur charge négative sont de même force, parce que les particules chargées positivement et les particules chargées négativement qu’ils contiennent ont la même quantité de charge. Les charges électriques ne s’annulent que lorsqu’il y a le même nombre de particules chargées de chaque sorte. Donc, les atomes n’ont pas de charge globale parce que, réponse (B), le nombre d’électrons est égal au nombre de protons.
