Ordres de grandeur : tailles et masses à l'échelle de l'atome

La taille d'un atome

Un atome a une taille de l'ordre de 10^-10 m, soit un dixième de milliardième de mètre. Cette dimension est bien trop petite pour être perçue à l'œil nu ou même au microscope optique classique.

La taille d'un noyau

Le noyau d'un atome, bien qu'il en concentre presque toute la masse, a une taille beaucoup plus petite, de l'ordre de 10^-15 m.

Le rapport entre la taille d'un atome et celle de son noyau est donc de l'ordre de 100 000 : le noyau occupe une part infime du volume total de l'atome.

Un atome presque vide

Puisque le noyau n'occupe qu'une part infime du volume de l'atome, le reste de cet espace est occupé par le cortège électronique, dispersé dans un très grand volume par rapport à la taille du noyau.

On dit souvent que l'atome est « presque vide », ce qui ne signifie pas qu'il est réellement vide de toute matière, mais que ses constituants occupent un très faible volume par rapport à l'espace total de l'atome.

Une masse concentrée dans un volume minuscule

Comme les nucléons sont bien plus massifs que les électrons, et que le noyau occupe un volume minuscule par rapport à l'atome entier, la masse volumique du noyau est extraordinairement élevée par rapport à celle de la matière que nous manipulons au quotidien.

Un exemple d'échelle

Si le noyau d'un atome avait la taille d'une bille de 1 cm de diamètre, l'atome entier aurait alors un diamètre de l'ordre de 1 km, ce qui illustre concrètement le rapport d'échelle entre noyau et atome.

L'essentiel

Taille d'un atome : environ 10^-10 m.
Taille d'un noyau : environ 10^-15 m, soit environ 100 000 fois plus petit que l'atome.
L'atome est presque vide en volume, mais sa masse est presque entièrement concentrée dans son noyau.
Piège classique : « presque vide » ne signifie pas « sans matière » : le cortège électronique occupe bien cet espace, même s'il y est très dispersé.

Écriture conventionnelle d'un noyau : numéro atomique et nombre de masse