L'atome et l'électron

Les ions

Une molécule de potasse, d'acide sulfurique ou de chlorure de sodium se dissocie en ions lorsqu'elle est dissoute dans de l'eau. Par exemple, la molécule NaCl devient Na+ et Cl- L'ion Na+ est appelé cation car il sera attiré par la cathode négative lors d'une électrolyse et l'ion Cl- est un anion. Le symbole Na+ signifie que l'atome de sodium a perdu un électron et possède une charge positive tandis que l'anion Ça- possède une charge électrique positive.
L'ionisation peut se produire aussi à haute température. Un plasma est un gaz complètement ionisé, un mélange d'ions et d'électrons dont la charge globale est neutre.
Les gaz de la haute atmosphère (l'ionosphère) sont ionisés par le rayonnement solaire. Il participent à la formation de couches réfléchissant les ondes radio sur ondes courtes.

Le rayonnement

Les électrons périphériques sont moins fortement soumis à l'attraction du noyau que ceux des couches internes et il arrive fréquemment qu'un électron change d'orbite par suite d'une excitation comme, par exemple, une décharge électrique en milieu gazeux. Lors de cette opération l'électron absorbe une certaine quantité d'énergie. En reprenant sa trajectoire normale, l'électron restitue l'énergie W (en J) qu'il avait absorbée en émettant un photon, donc un rayonnement de fréquence n (en Hz) particulière selon la relation :

avec h = 6,6256.10-34 J.s (constante de Planck). Voir : fréquence des radiations lumineuses.
Réciproquement, un photon capté par un atome peut provoquer un changement de trajectoire d'un électron et faciliter le passage d'un courant électrique (effet photoélectrique) voire ioniser l'atome en éjectant l'électron.

Les isotopes

Deux atomes d'un même corps simple comportent le même nombre de protons dans leurs noyaux respectifs. Mais le nombre de neutrons contenus dans le noyau peut varier. Ainsi le noyau d'un atome d'hydrogène ordinaire est composé d'un seul proton mais il existe aussi deux autres sortes d'hydrogène :
- le deutérium, dont le noyau est composé d'un proton et d'un neutron
- le tritium, qui possède deux neutrons dans son noyau.
Ces trois atomes sont des atomes d'hydrogène dont les propriétés chimiques sont identiques. On donne le nom d'isotope aux différentes variantes d'atomes d'un même corps simple. L'uranium possède 3 isotopes naturels dont le plus courant est l'uranium 238 dont le noyau est constitué de 92 protons et 146 neutrons.
Les isotopes radioactifs peuvent avoir des applications pacifiques dans le domaine médical.

Le cristal

La couche la plus externe de l'atome abrite les électrons qui participe à la conduction dans les corps conducteurs comme le cuivre, l'aluminium ou qui permettent l'assemblage d'atomes comme dans les molécules ou les cristaux.
Un cristal est un solide formé d'atomes régulièrement disposés et fermement liés les uns aux autres. Il peut s'agir d'atomes différents (chlore et sodium dans le sel de cuisine) ou identiques (carbone, dans le diamant). Les atomes voisins mettent en commun leurs électrons de la couche externe.
Dans le cristal de silicium, chaque atome est lié à 4 atomes voisins avec qui il partage les quatre électrons de sa couche M. La répartition étant régulière on peut considérer qu'un atome est au centre d'un tétraèdre et que ses 4 voisins sont placés aux sommets de ce tétraèdre.