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Des atomes aux ions Plan du cours I. Le modèle de l atome II. Le noyau. 1- constitution 2- Symbole du noyau 3- Les isotopes. III. Les électrons. 1- Quest.

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2 Des atomes aux ions

3 Plan du cours I. Le modèle de l atome II. Le noyau. 1- constitution 2- Symbole du noyau 3- Les isotopes. III. Les électrons. 1- Quest ce quun électron? 2- Nombre délectrons 3- Répartition en couches IV. Les masses dans l atome. 1- Calcul de la masse du noyau. 2- Calcul de la masse des électrons. 3- Calcul de la masse de latome. V. La structure électronique et les ions 1- la structure électronique des gaz rare 2- la structure électronique des ions

4 L'atome est 10 5 fois plus grand que son noyau central Toute la masse de l'atome est concentrée au niveau du noyau L'atome est électriquement neutre (charges - = charges +) 3 points vus en troisièmes

5 I. Modèle de l atome Une représentation simplifiée est appelée modèle. Modèle de l atome: –un noyau central –un noyau central ( m soit fois plus petit que l atome) –des électrons –des électrons répartis en couches autour du noyau ( m) –du vide –du vide. (la structure de la matière est essentiellement lacunaire)

6 II. Le noyau 1- Constitution. –Le noyau est constitué protons »de protons particules chargées positivement neutrons »de neutrons Particules électriquement neutres. nucléons –Ces particules (protons et neutrons) sont appelées des nucléons.

7 II. Le noyau 2 - Symbole du noyau. A Le nombre de nucléons d un noyau est représenté par la lettre A. Anombre de masse. A est aussi appelé nombre de masse. Z Le nombre de charges dun atome ou le nombre de protons que contient le noyau est représenté par la lettre Z. Znuméro atomique. Z est aussi appelé numéro atomique.

8 Le nombre de neutrons N dans un noyau vaut donc N = A - Z Le noyau d un atome de symbole chimique X est représenté par A X Z

9 Compléter le tableau Application 1

10 Correction Application

11 II. Le noyau 3- Les isotopes Dans un échantillon de cuivre, tous les atomes de cuivre ne sont pas identiques. Ils ont tous le même nombre de protons, mais certains atomes ont 63 nucléons et d autres 65. Ces atomes sont dit isotopes. 63 Cu Cu 29 Même Z On appelle isotope des atomes qui ont le même numéro atomique Z, mais des nombres de nucléons A différents.

12 Le numéro atomique du fer est Z = 26 et son nombre de neutrons varie de 28 à 30. Ecrire sous la forme X tous les représentants (ou isotopes) de cet élément. A Z Application 2

13 Le numéro atomique du fer est Z = 26 et son nombre de neutrons varie de 28 à 30. Ecrire sous la forme X tous les représentants ( ou isotopes ) de cet élément. A Z Application 2 Fe Fe Fe

14 L'isotope le plus abondant du chlore s'écrit. L'autre isotope a un nombre de neutrons égal à 20. Ecrire le symbole de cet isotope. 35 Cl 17 Application 3

15 L'isotope le plus abondant du chlore s'écrit. L'autre isotope a un nombre de neutrons égal à 20. Ecrire le symbole de cet isotope 35 Cl 17 Application 3 37 Cl 17

16 III- Les électrons 1- Quest ce quun électron? chargée délectricité négative.Lélectron est une particule chargée délectricité négative. On parle de la charge élémentaire notée e = 1, Cq (charge d un électron) = - eSa charge électrique est la plus petite charge possible quune particule peut posséder. On parle de la charge élémentaire notée e = 1, C (C pour coulomb : unité de la charge électrique).q (charge d un électron) = - e La masse dun électron est extrêmement petite : m e - = 9, kg

17 III- Les électrons 2- Nombre délectrons. Un atome est électriquement neutre. Donc le nombre de protons est égal au nombre d électrons Application 4 Donnez le nombre d électrons présents dans chacun des atomes suivants C 79 Au 29 Cu 13 Al

18 III- Les électrons 3 - Répartition en couches. Les électrons se répartissent autour du noyau sur plusieurs couches. Du centre vers l'extérieur: –La couche K: 2 électrons au maximum. –La couche L: 8 électrons au maximum. –La couche M: 18 électrons au maximum.

19 III- Les électrons 3 - Répartition en couches. Les électrons se répartissent autour du noyau sur plusieurs couches. Du centre vers l'extérieur: –La couche K: 2 électrons au maximum. –La couche L: 8 électrons au maximum. –La couche M: 18 électrons au maximum.

20 Exemple : Répartissons ensemble les électrons d un noyau de magnésium Mg 12 électrons Plaçons d'abord 2 électrons sur la couche K celle qui est la plus près du noyau III- Les électrons

21 Mg : (K) 2 Reste 10 électrons à placer. Remplissons la couche L de 8 électrons

22 Mg : (K) 2 (L) 8 Reste 2 électrons à placer. La couche M peut contenir 18 électrons mais il n'en reste que 2 à placer. (K) 2 (L) 8 (M)

23 Structure électronique d un atome de magnésium 24 Mg : (K) 2 (L) 8 (M) 2 La couche interne est toujours la couche K La couche externe est la dernière couche remplie 12

24 Donner la structure électronique des atomes suivants : 40 l argon: 18 Ar 11 le bore: 5 B Application 5

25 IV. Les masses dans latome. 1- Calcul de la masse du noyau. m n = 1, kg La masse d un nucléon est m n = 1, kg. Application 6 Calculer la masse d un noyau de mercure Hg

26 IV. Les masses dans latome. 2- Calcul de la masse des électrons. La masse de chaque électron vaut m e = 9, kg Application 7 Calculer la masse des électrons présents dans un atome de mercure Hg

27 IV. Les masses dans latome. 3- Calcul de la masse d un atome. Application 7 A quoi est égale la masse d un atome de mercure? Conclusion Conclusion: Dans un atome, l essentiel de la masse est concentré dans le noyau.

28 V. La structure électronique et les ions Définition : la structure électronique est la répartition des électrons sur les différentes couches

29 1- Structure électronique des gaz nobles ou rares V. La structure électronique et les ions Activité 1 : On rencontre dans latmosphère des gaz en atomes isolés comme He et Ar mais jamais N ou O. Quelle propriété commune ont les couches électroniques externes des atomes que lon rencontre isolés ?

30 Conclusion : Les gaz rares ont des structures électroniques avec des couches externes saturées. Structure en duet : 2 électrons sur la couche externe (K). Structure en octet : 8 électrons sur la couche externe (L ou M). V. La structure électronique et les ions

31 2- Structure électronique des ions Activité 2 : Dans certains solides ioniques, on rencontre des ions comme Na +, Be 2+, O 2- et Cl - En revanche, on ne rencontre jamais He -, Be + et O Ecrire la structure électronique de ces ions. 2- Comparez la couche externe des ions à celle des gaz rares les plus proches puis conclure.

32 Conclusion : A lexception des gaz nobles, les éléments nexistent pas naturellement sous formes datomes isolés. Les atomes se transforment pour obtenir une stabilité similaire à celle des gaz nobles, avec une couche externe en duet ou en octet. La règle de loctet et du duet permet dans une certaine mesure de prévoir la charge des ions monoatomiques. Les atomes se transforment en captant ou en cédant des électrons. Il se forme alors des ions positifs ou négatifs.

33 -Un ion positif est un atome qui a perdu un ou plusieurs électrons de sa couche externe. On lappelle cation. Ex : Na+ - Un ion négatif est un atome qui a gagné un ou plusieurs électrons sur sa couche externe. On lappelle anion. Ex : Cl -

34 AtomeZ Structure électronique de latome Ion Structure électronique de lion H1H+H+ Cations Li3Li + Be4Be 2+ Na11Na + Mg12Mg 2+ Al13Al 3+ O8O 2- Anions F9F-F- S16S 2- Cl17Cl - Application :


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