L’essentiel
Le numéro atomique, noté Z, est le nombre de protons contenus dans le noyau d’un atome. Il identifie l’élément chimique : tous les atomes de carbone ont Z = 6. Dans un atome neutre, Z donne aussi le nombre d’électrons.
Ce que représente le numéro atomique
Le numéro atomique est la carte d’identité d’un élément. Deux atomes qui ont le même Z appartiennent au même élément, même si leur nombre de neutrons diffère. On dit aussi nombre atomique ou nombre de charge : ces expressions désignent la même grandeur.
Z est toujours un nombre entier. Il vaut 1 pour l’hydrogène, 2 pour l’hélium, 6 pour le carbone, 8 pour l’oxygène.
Numéro atomique Z et nombre de masse A
Z = nombre de protons. A = nombre de nucléons (protons + neutrons). Nombre de neutrons : N = A − Z.
| Noyau | Z (protons) | A (nucléons) | N (neutrons) |
|---|---|---|---|
| ¹⁴₇N | 7 | 14 | 7 |
| ²⁴₁₂Mg | 12 | 24 | 12 |
| ⁴⁰₂₀Ca | 20 | 40 | 20 |
| ⁶³₂₉Cu | 29 | 63 | 34 |
| ¹⁹⁷₇₉Au | 79 | 197 | 118 |
Astuce : Dans l’écriture d’un noyau, Z est en bas et A en haut. A est toujours le plus grand, sauf pour l’hydrogène ¹₁H où A = Z.
Tableau des numéros atomiques des 20 premiers éléments
Autres valeurs utiles : fer Z = 26, cuivre Z = 29, zinc Z = 30, argent Z = 47, or Z = 79.
| Z | Symbole | Élément |
|---|---|---|
| 1 | H | Hydrogène |
| 2 | He | Hélium |
| 3 | Li | Lithium |
| 4 | Be | Béryllium |
| 5 | B | Bore |
| 6 | C | Carbone |
| 7 | N | Azote |
| 8 | O | Oxygène |
| 9 | F | Fluor |
| 10 | Ne | Néon |
| 11 | Na | Sodium |
| 12 | Mg | Magnésium |
| 13 | Al | Aluminium |
| 14 | Si | Silicium |
| 15 | P | Phosphore |
| 16 | S | Soufre |
| 17 | Cl | Chlore |
| 18 | Ar | Argon |
| 19 | K | Potassium |
| 20 | Ca | Calcium |
Trouver Z dans la classification périodique
La classification périodique range les éléments par numéro atomique croissant. Dans chaque case, Z est le nombre entier écrit à côté du symbole. Sur une même ligne, Z augmente de 1 quand tu avances d’une case vers la droite.
Attention à ne pas confondre Z avec l’autre nombre souvent présent dans la case, la masse molaire atomique, qui peut être décimale : 35,5 g/mol pour le chlore.
Isotopes et ions : ce qui change, ce qui ne change pas
Des isotopes sont des atomes de même Z mais de A différents : ils ont le même nombre de protons et un nombre de neutrons différent. Le carbone possède par exemple les isotopes ¹²₆C, ¹³₆C et ¹⁴₆C.
Quand un atome devient un ion, seul le nombre d’électrons change. Z reste identique : l’ion Na⁺ a toujours Z = 11, avec 11 protons et 10 électrons. Seule une transformation nucléaire peut modifier Z.
Les erreurs à éviter
Z est le nombre de nucléons Z est le nombre de protons
C’est A qui compte les nucléons. Z ne compte que les protons.
L’ion Cl⁻ a Z = 18 L’ion Cl⁻ a Z = 17
Il a 18 électrons, mais toujours 17 protons. Z ne dépend pas de la charge.
N, c’est toujours le nombre de neutrons N désigne aussi l’azote
Dans une formule ou une classification, N est le symbole de l’azote, de numéro atomique 7.
Exercices corrigés
1. Quel est le numéro atomique de l’oxygène ?
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8. L’oxygène a 8 protons. 16 est le nombre de masse de son isotope le plus courant.
2. Quel élément a pour numéro atomique Z = 11 ?
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Sodium. Le sodium Na suit le néon (Z = 10) et précède le magnésium (Z = 12).
3. Combien de neutrons contient le noyau ³⁷₁₇Cl ?
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20. N = A − Z = 37 − 17 = 20.
4. Un noyau contient 13 protons et 14 neutrons. Quels sont ses nombres Z et A ?
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Z = 13 et A = 27. Z compte les protons (13) et A compte tous les nucléons : 13 + 14 = 27.
5. Que sont ¹²₆C et ¹⁴₆C l’un pour l’autre ?
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Deux isotopes du même élément. Même Z, donc même élément, mais A différent : ce sont des isotopes.
6. L’atome de magnésium a Z = 12. Que vaut Z pour l’ion Mg²⁺ ?
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12. L’ion a perdu 2 électrons, mais il garde ses 12 protons : Z ne change pas.
Questions fréquentes
Quel est le numéro atomique de l’hydrogène ?
Z = 1 : l’hydrogène a un seul proton. C’est le plus petit numéro atomique, en tête de la classification périodique.
Quelle différence entre numéro atomique et nombre atomique ?
Aucune : ce sont deux noms de la même grandeur Z, le nombre de protons du noyau.
Quel est le plus grand numéro atomique connu ?
Z = 118, celui de l’oganesson, un élément artificiel très instable.