Vous n'avez pas raison dans votre dernière partie de l'analyse; les propriétés chimiques (ce qui compte surtout dans la matière ordinaire) dépendent presque uniquement de la couche électronique, et en particulier des électrons les plus externes (appelés électrons de valence).

Donc, plus de protons signifie plus d'électrons et un autre une couche d'électrons, ce qui signifie des propriétés chimiques différentes.

Pourquoi il y a une telle diversité de propriétés simplement en changeant autour de la couche d'électrons, est l'une des merveilles de la chimie! En raison de la mécanique quantique, les électrons ne tournent pas simplement autour du noyau comme des planètes autour du soleil, mais s'organisent en particulier, des motifs compliqués. En ayant différents modèles, vous pouvez obtenir de nombreuses géométries de liaison atom<-> atom, à de nombreuses énergies différentes. C'est ce qui donne la diversité des propriétés chimiques de la matière (voir le tableau périodique).

Vous pouvez ajouter ou supprimer des électrons à un atome pour faire en sorte que les couches d'électrons ressemblent plus aux coquilles d'un autre atome (avec un nombre différent de protons), mais l'atome dans son ensemble n'est alors plus électriquement neutre, et en raison de la force de la force électromagnétique, l'ion résultant n'imite pas très bien l'autre type d'atome (je ne suis pas chimiste - Je suis sûr qu'il y a des propriétés qui pourraient en effet devenir similaires).

De nombreuses propriétés physiques sont également principalement dues aux couches d'électrons, comme les interactions photoniques, y compris la couleur. La masse est évidemment presque uniquement due au noyau, et je dois ajouter que dans de nombreux processus chimiques, la masse des atomes est importante pour la dynamique des processus, même si elle n'est pas directement liée aux liaisons chimiques.

Ce n'était qu'une petite introduction à la chimie et à la physique nucléaire;)

De plus, il est évident que l'ajout (ou la soustraction) d'électrons ne fait pas de différence [...]

Les deux différences que vous décrivez entre le cuivre et le zinc sont dans fait dû aux électrons dans les atomes. Donc, la différence cruciale entre les deux atomes est qu'ils ont des configurations électroniques différentes à l'état électriquement neutre (lorsque le nombre d'électrons est égal au nombre de protons).

Les différentes couleurs sont dues à des longueurs d'onde de lumière particulières que les électrons émettent lorsqu'ils passent d'un état excité à leurs états fondamentaux. Ainsi, différentes configurations d'électrons conduisent à des couleurs différentes. De même, la conductivité dépend de la présence d'électrons (presque) libres dans le métal de sorte qu'ils puissent former un gaz d'électrons. Si tel est le cas, cela dépend essentiellement des électrons dans les orbites les plus externes de l'atome.

Les ions des mêmes éléments se comportent complètement différemment. Vous ne pouvez tout simplement pas avoir une masse stable d'ions cuivre (disons) avec une couleur et une conductivité.

Il y a deux processus lorsque vous ajoutez un nouveau proton au noyau, dans le but d'obtenir un nouvel atome neutre:

1. Ajout d'un proton, ce qui augmente la charge nucléaire de 1
2. Ajout d'un électron, qui compense l'augmentation de la charge nucléaire pour rendre l'atome électriquement neutre

Considérons ces deux parties du processus séparément. Tout d'abord, supposons que vous ayez un atome de californium, qui a 98 protons. Si vous supprimez un électron, vous obtiendrez un ion dont les états énergétiques ressembleront beaucoup à ceux du berkelium, avec une différence majeure: $ \ mathrm {Cf} ^ + $ n’est plus un objet neutre. Cela signifie que même si un ion unique se comportera beaucoup comme $ \ mathrm {Bk} $ atome (c'est-à-dire que ses spectres de rayonnement et d'absorption, les intensités des raies spectrales seront qualitativement très similaires), il n'est pas stable par rapport à l'ajout d'un électron. Cela affecte ses propriétés chimiques. L'ion «veut» récupérer son électron manquant, et quand il voit un atome, il essaie d'attirer l'un de ses électrons. La même chose va plus loin: lorsque vous supprimez un deuxième électron, obtenant $ \ mathrm {Cf} ^ {++} $, cet ion aura des propriétés très similaires à celles de $ \ mathrm {Cm} $ , mais il ne sera pas stable par rapport à l'addition d'électrons, et donc l'interaction avec d'autres atomes et ions sera également très différente.

Maintenant, que pouvons-nous faire pour corriger cette instabilité? Bien sûr, nous devons compenser l'augmentation de la charge totale en retirant un proton du noyau. Après avoir retiré un proton (et le nombre correspondant de neutrons pour éviter la fission) de par ex. Le noyau de $ \ mathrm {Cf} ^ + $, vous n'obtiendrez rien d'autre que l'atome $ \ mathrm {Bk} $ déjà familier, qui sera électriquement neutre et n'aura donc pas tendance à acquérir des électrons supplémentaires (du moins pas trop - les états liés avec des électrons supplémentaires sont toujours possibles).

Quelle est la conclusion? Simple: ajouter un autre proton au noyau sélectionne simplement la configuration électronique stable parmi toutes les configurations possibles. Et la configuration "par défaut" sélectionnée est ce qui fait que les atomes ont des propriétés chimiques si différentes.

Vous avez probablement entendu vos professeurs dire que les propriétés chimiques d'un élément sont déterminées par le nombre de protons (également appelé numéro atomique, également représenté en $ Z $). C'est vrai dans le sens le plus strict, mais uniquement parce que le nombre de protons d'un atome dicte le comportement des électrons.

Dans les interactions quotidiennes, les types de réactions chimiques et de changements chimiques que vous voyez sont le résultat d'interactions ou de comportements entre électrons d'atomes. Par exemple, les liaisons chimiques sont le résultat d'interactions entre les électrons de valence des atomes, et les réactions chimiques sont le résultat de la rupture de ces liaisons chimiques, puis du reformage d'une nouvelle manière. Il est possible que vous ayez déjà appris tout cela dans un cours de chimie ou de sciences physiques.

Ce que vous ne savez peut-être pas, et c'est là que la physique entre vraiment en jeu, c'est que les électrons ne peuvent exister qu'avec des (c'est-à-dire non continue) des quantités d'énergie. Ces niveaux d'énergie discrets influencent les types de couches d'électrons et de sous-couches d'un élément particulier. De plus, ces niveaux d'énergie sont déterminés par le numéro atomique, $ Z $, du noyau.

Si vous êtes encore au lycée ou dans un cours d'introduction aux sciences au collège, vous ne comprenez peut-être pas tout à fait le chiffre ci-dessous tout à fait encore. À ce stade, sachez simplement que le diagramme représente la quantité d'énergie qu'un électron possède lorsqu'il occupe différents niveaux d'énergie. Notez également que l'hydrogène ($ Z = 1 $) et le mercure ($ Z = 80 $) sont très différents et que, par conséquent, la quantité d'énergie possédée par un électron est également différente. Ce sont ces différences d'énergie qui donnent lieu à une variété de propriétés, telles que la facilité avec laquelle un atome peut être ionisé (vous devriez regarder le niveau $ n = \ infty $). En outre, les spectres d'émission d'un élément particulier sont dictés par ces niveaux d'énergie, car la longueur d'onde des photons émis dépend directement de la quantité d'énergie libérée par un électron lorsqu'il baisse les niveaux d'énergie.

Image obtenue sur www.aplusphysics.com

Chaque réponse a été fantastique, mais il convient également de se rappeler que plus un noyau est massif, plus les effets relativistes sont importants sur l'atome. Cela peut avoir un impact considérable sur les choses.

Plus un noyau est lourd, plus les électrons de la couche S doivent se déplacer rapidement pour éviter de "frapper" le noyau. Ces électrons deviennent plus massifs en raison de leur proximité relative avec la vitesse de la lumière et en raison des effets quantiques, cela réduit considérablement la taille des fonctions d'onde pour ces électrons. C'est ce qu'on appelle la «contraction relativiste» et cela devient très important dans les éléments plus lourds.

Ceci, associé à la façon dont les électrons sont placés dans les coquilles, explique de nombreuses propriétés étranges de certains éléments, y compris la densité de l'osmium, la couleur de l'or et Mercure étant un liquide avec d'autres.

Il devrait être évident que les électrons et leurs placements font absolument et inévitablement partie intégrante des identités et des caractéristiques des différents éléments. Cela est en grande partie lié au fait que les électrons sont des fermions, ce qui en termes simples signifie que deux électrons ne peuvent pas être au même endroit à la fois et que les coques sont donc construites autour de ce principe et cela a d'énormes implications sur la façon dont les atomes se lient.

Quelque chose d'autre concernant le noyau; il ne faut pas oublier que les nucléons peuvent être, et sont souvent traités comme le sont les électrons, et que le noyau est également soumis à différentes «coquilles». C'est ce qu'on appelle le modèle d'enveloppe nucléaire, et les nucléons (les protons et les neutrons sont comptés séparément) sont ajoutés aux niveaux d'énergie les plus bas possibles, comme le sont les électrons. Avec cela, il y a certains «nombres magiques» où une coquille dans le noyau est complètement remplie et à ces niveaux l'énergie de liaison est particulièrement forte et cela explique la stabilité de certains éléments comme le calcium et l'étain.

Encore un facteur: ajouter des protons au noyau augmente sa charge et ainsi l'attraction entre le noyau et les électrons devient plus forte. En conséquence, le rayon de l'atome diminue, ce qui joue un rôle dans les interactions chimiques. Une autre conséquence est qu'il faut maintenant plus d'énergie pour faire perdre un électron à l'atome.

http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_radius

En raison des propriétés quantiques des électrons, le rayon de l'atome augmente à chaque période.

La combinaison de ces facteurs donne aux éléments du coin supérieur droit plus de propriétés non métalliques et ceux du coin inférieur gauche plus de métal propriétés.