1 Cours 2nd GT-05 V1 1- Constitution d’un atome → Un atome est formé d’électrons en mouvement (cortège électronique) autour d’un noyau chargé positivement. → Un électron est une particule de charge négative (notée : ). → Les protons situés dans le noyau portent des charges positives (notée : ). → Dans un atome, il y a autant de protons que d’électrons . On dit que l’atome est électriquement neutre . . → Dans un noyau deux particules sont présentes : les protons (noté : ) et les neutrons (noté : N) qui n’ont aucune charge, ils sont donc neutres . → Les neutrons et les protons forment les nucléons. (Proton + Neutron) 2- Symbole chimique La matière est constituée d’atomes. Chaque atome est représenté par un symbole chimique : lettre majuscule souvent accompagnée d’une minuscule. Il en existe une centaine d’éléments répertoriés dans le tableau périodique. 3- Application L’atome de béryllium est représenté ci-contre. 1-1 Quelles sont les particules présentes dans le noyau ? 1-2 Combien y a-t-il de protons et de neutrons. Trouver le nombre de nucléons. 1-3 Qu’est ce qui vous permet de dire que l’atome de béryllium est électriquement neutre.
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Cours 2nd GT-05 V1
1- Constitution d’un atome
→ Un atome est formé d’électrons en mouvement (cortège électronique) autour d’un noyau
chargé positivement.
→ Un électron est une particule de charge négative (notée : ).
→ Les protons situés dans le noyau portent des charges positives (notée : ).
→ Dans un atome, il y a autant de protons que d’électrons. On dit que l’atome est
électriquement neutre.
.
→ Dans un noyau deux particules sont présentes : les protons (noté : ) et les neutrons (noté : N)
qui n’ont aucune charge, ils sont donc neutres.
→ Les neutrons et les protons forment les nucléons. (Proton + Neutron)
2- Symbole chimique
La matière est constituée d’atomes. Chaque atome est
représenté par un symbole chimique : lettre majuscule souvent
accompagnée d’une minuscule.
Il en existe une centaine d’éléments répertoriés dans le
tableau périodique.
3- Application
L’atome de béryllium est représenté ci-contre.
1-1 Quelles sont les particules présentes dans le noyau ?
1-2 Combien y a-t-il de protons et de neutrons. Trouver le nombre de nucléons.
1-3 Qu’est ce qui vous permet de dire que l’atome de béryllium est électriquement
neutre.
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1- Quelques définitions
Le nombre de protons d’un atome est représenté par le numéro atomique, noté Z.
Exemple 1 : Le numéro atomique de l’élément carbone est : . Combien a-t-il de protons dans
son noyau ?
Exemple 2 : L’atome de fer possède 26 protons et 30 neutrons dans son noyau. Quel est son
numéro atomique ?
Le nombre de nucléons, noté A, est égal à la somme des protons ( ) représenté par le
numéro atomique (Z) et des neutrons (N) présents dans le noyau de l’atome.
A = Z + N Pour trouver le nombre de neutrons la relation devient : N = A – Z
Exemple 1 : L’élément cuivre à pour numéro atomique ( ) et un nombre de
nucléons
Combien possède-t-il de protons ( ), d’électrons ( ) et de neutrons (N).
Exemple 2 : L’élément fluor à pour numéro atomique et un nombre de nucléons
. Combien possède-t-il de protons ( ), d’électrons ( ) et de neutrons (N).
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2- Notation symbolique de l’atome
On représente l’atome de la façon suivante :
X : Représente le symbole de l’élément.
A : Le nombre de nucléons.
Z : le numéro atomique.
3- Applications
Exemple 1 : Le sodium est un métal, sa notation symbolique est la suivante :
1-1 Quel est le symbole de l’élément.
1-2 Donner son numéro atomique (Z).
1-3 Quel est le nombre de nucléons (A) de cet atome.
1-4 Déterminer le nombre de protons ( ), électrons ( ) et neutrons (N)
présent dans l’atome de sodium.
Exemple 2 : Le fer métallique est un métal de couleur gris. Sa notation symbolique :
2-1 Quel est le symbole de l’élément.
2-2 Donner son numéro atomique (Z).
2-3 Quel est le nombre de nucléons (A) de cet atome.
2-4 Déterminer le nombre de protons.
2-5 Combien a-t-il d’électrons ? Justifier la réponse.
2-6 Calculer le nombre de neutrons.
Exemple : Pour l’élément cuivre sa
représentation symbolique est :
A = 63 ; Z = 29 ;
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Exemple 3 : L’aluminium est un métal de couleur gris. Son symbole chimique est : Al. Il est utilisé en autre pour la fabrication des canettes de sodas.
Cet atome possède 13 protons et 14 neutrons.
3-1 Combien a-t-il d’électrons ? Justifier la réponse.
3-2 Quel est son numéro atomique (Z) ?
3-3 Calculer le nombre de nucléons (A).
3-4 Représenter cet atome d’aluminium par sa notation symbolique.
Exemple 4 : Le mercure est un métal liquide à température ambiante. Son symbole
chimique est Hg.
Cet atome possède 80 électrons, 80 protons et 120 neutrons.
4-1 Quel est son numéro atomique (Z) ?
4-2 Calculer le nombre de nucléons (A).
4-3 Représenter l’atome de mercure par sa notation symbolique.
Exercice 5 : Donner les valeurs de A, Z et N pour les deux atomes (chlore et iode) suivants :
et
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1- Dimension d’un atome L’ordre de grandeur du rayon d’un atome est de .
L’ordre de grandeur du rayon du noyau est d’environ . Le rayon d’un atome
est fois plus grand que celui de son noyau.
L’espace existant entre les électrons mais aussi entre les électrons et le noyau est
vide. On dit que l’atome a une structure lacunaire.
2- Masse d’un atome
La masse d’un atome est égal à la somme des masses des particules qui le compose.
Dans un atome, on a 3 types de particules.
Particules Masse en kilogramme
Electrons
Protons
Neutrons
La masse d’un atome est pratiquement égale à celle de son noyau.
: masse d’un atome en kg ; A : nombre de nucléons ;
3- Application
Exercice n°1 : Calculer la masse d’un atome de fer. On donne :
Exercice n°2 : On a représenté l’atome de lithium.
2-1 Quel est son numéro atomique ?
2-2 Quel est le nombre de nucléon de cet atome ?
2-3 Calculer la masse d’un atome de lithium.
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1- Généralités
Les électrons se répartissent dans des couches électroniques (notées : ), elles
même subdivisées en une ou plusieurs sous-couches (notées : ).
Couche Nombre de sous-couche(s) par couche
Un nombre limité d’électrons dans chaque sous-couche est imposé.
La sous-couche (s) contient au maximum 2 électrons.
La sous-couche (p) contient au maximum 6 électrons.
La sous-couche (d) contient au maximum 10 électrons.
Compléter le tableau en y indiquant le maximum d’électrons par couche.
N° de la couche
Nombre d’électrons par couche
2- Répartition électronique
→ La répartition des électrons se fait sur les différentes sous-couches dans un ordre précis :
→ Les électrons remplissent progressivement les sous-couches jusqu’à saturation de cette dernière.
→ On ne peut passer à la sous-couche suivante si l’on n’a pas remplies au maximum les sous-couches
inférieures.
3- Les électrons de valence
Pour les électrons de valence sont ceux qui occupent la dernière couche électronique
remplie. Elle se nomme alors configuration électronique de valence.
Exemple : Structure électronique du bore (B) ; Dernière couche occupée : . Électrons de valence Combien d’électrons de valence compte l’atome de bore : ………………………
Les électrons de valence sont responsables de la réactivité chimique.
Exemple : L’élément carbone (C), a pour numéro atomique : .
① Combien a t-il de protons ?
② Combien a-t-il d’électrons ? Justifier la réponse.
③ Donner la configuration électronique de cet élément.
④ Donner la configuration électronique de valence pour cet atome.
⑤ Combien d’électrons sur la couche de valence.
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4- Application
Exercice n°1 : Compléter le tableau.
→ Indiquer le nombre d’électrons présents dans chaque sous-couche,
→ La configuration électronique de l’élément.
→ Entourer la configuration électronique de valence pour chaque atome.
Symbole Z Couche
Couche
Couche Configuration électronique
Hydrogène H 1
Azote N 7
Magnésium Mg 12
Chlore Cl 17
Sodium Na 11
Phosphore P 15
Exercice n°2 : On considère un atome d’oxygène, dont le noyau a pour symbole : . La
configuration électronique de cet atome à l’état fondamental est : .
2-1 Combien d’électrons cet atome possède t-il ?
2-2 A-t-il une couche électronique complète ? Si oui laquelle ?
2-3 Combien d’électrons sur la couche de valence.
Exercice n°3 : le double vitrage à isolation renforcée avec un gaz, l’argon est un bon moyen
d’isolation au moins deux fois plus efficace qu’un double vitrage classique.
Soit la configuration électronique de l’argon.
3-1 Combien d’électrons sont présents sur chacune des couches électroniques.
3-2 Au total combien d’électrons cet atome possède-t-il ?
3-3 Combien d’électrons sur la couche de valence.
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1- Critères de construction du tableau
C’est en 1869, le chimiste Russe Dimitri Mendeleïev présente une
classification des éléments chimiques.
On vous présente une version simplifiée de la classification actuelle.
1 2 13 14 15 16 17 18
① Que représentent les nombres associés aux symboles des éléments ?
② Dans quel ordre son classés les éléments d’une même ligne ?
③ Quelle est la particularité de la répartition électronique des atomes d’une même ligne ?
④ A quoi correspond un changement de ligne ?
⑤ Quelle est la particularité de la répartition électronique des atomes d’une même
colonne ?
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2- Famille d’éléments
Une famille est constituée par des éléments d’une même colonne. Les atomes de ces éléments
possèdent tous le même nombre d’électrons sur leur couche électronique externe : cela entraîne
une grande similitude des propriétés chimiques des espèces correspondantes.
Les éléments de la 1ère colonne (à l’exception de l’hydrogène) constituent la famille des alcalins :
tous possède un seul électron sur leur couche externe.
Les éléments de l’avant dernière colonne constituent la famille des halogènes : tous ces atomes
possèdent 7 électrons sur leur couche externe.
La famille des gaz nobles (ou rares) est située dans la dernière colonne : tous ces atomes possèdent
8 électrons sur leur couche externe, à l’exception de l’hélium qui n’en possède que 2.
Résumé du cours
Gaz Nobles Halogène
Alcalins
Bloc (s)
Bloc (p)
Résumé du cours
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1- Règle du « duet » et de « l’octet »
L’hélium He (Z = 2), le néon Ne (Z = 10) et l’argon Ar (Z = 18)
sont des gaz constitués d’atomes individuels. Ils sont situés
dans la dernière colonne du tableau périodique.
1-1 Donner la configuration électronique des ses trois
éléments. Et préciser pour chacun la configuration
électronique de valence.
1-2 Qu’est ce qu’une structure en « duet » et une structure en « octet » ?
2- Comment se forme un ion ?
2-1 Ecrire la configuration électronique des atomes suivants : le lithium (Li) , le magnésium
(Mg) et le fluor (F) .
2-2 Combien d’électron(s) chacun de ces atomes doit gagner ou perdre pour adopter la configuration
électronique du gaz noble le plus proche de lui dans la classification.
2-3 Donner la formule des ions des trois éléments proposés. Justifier les réponses.
2-4 Peut-on prévoir la formule des ions Aluminium, Soufre, oxygène et Sodium à partir du tableau
périodique des éléments ?
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3- Définitions
→ Un atome qui perd un ou plusieurs électrons devient positif, c’est un cation.
→ Un atome qui gagne un ou plusieurs électrons devient négatif, c’est un anion.
Le nombre de charge est noté en exposant (en haut et à droite) dans la formule de l’ion ;
Il représente le nombre d’électrons perdus (c’est le cas pour les cations) ou gagnés (c’est le cas pour
les anions) d’un atome.
Exemples :
→ L’ion (Cation) A perdu 3 électrons.
→ L’ion O2- (Anion) A gagné 2 électrons.
4- Les ions monoatomiques
Ils ne sont constitués que d’un seul atome chargé positivement ou négativement.
Cations monoatomiques Anions monoatomiques Sodium
Fer II
Magnésium
Aluminium
Fluorure
Oxyde
Calcium
Fer III
Potassium
Cuivre II
Chlorure
Sulfure
5- Les ions polyatomiques
Ce sont des groupes d’atomes qui ont perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.