M. SAILLOUR Lycée Notre Dame du Kreisker St Pol de Léon 1/29 Le modèle de l ’atome M. SAILLOUR Lycée Notre Dame du Kreisker St Pol de Léon Dernière mise à jour: Le 09 octobre 2008

2/29 Consignes Vous devez d ’abord comprendre ce qui est écrit puis le recopier en respectant scrupuleusement le plan. Vous rencontrerez certains exercices. Vous devez absolument les faire avant de poursuivre. Pour vous déplacer, cliquez sur: les boutons pour atteindre les paragraphes. les titres pour atteindre les sous-paragraphes. Inutile de recopier ce qui est en italique.

Plan du cours Qui a eu l ’idée de l ’atome? Voir Activité Documentaire 3/29 Plan du cours Qui a eu l ’idée de l ’atome? Voir Activité Documentaire II. Le modèle de l ’atome de la classe de seconde III. Le noyau. 1- constitution 2- Symbole du noyau 3- Les isotopes. 4- définition de l ’élément chimique IV. Les électrons. 1- Qu’est ce qu’un électron? 2- Nombre d’électrons. 3- Répartition en couches. V. 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 l’atome.

II. Modèle de l ’atome pour la classe de seconde. 4/29 II. Modèle de l ’atome pour la classe de seconde. Une représentation simplifiée est appelée modèle. Modèle de l ’atome: un noyau central (10-15 m soit 100 000 fois plus petit que l ’atome) des électrons répartis en couches autour du noyau (10-10 m) du vide. (la structure de la matière est essentiellement lacunaire)

III. Le noyau 1- Constitution. Le noyau est constitué de protons 5/29 III. Le noyau 1- Constitution. Le noyau est constitué de protons particules qui sont électriquement chargées positivement, dont la charge est q = 1,6.10-19 C de neutrons Particules électriquement neutres. Ces particules sont appelées des nucléons.

III. Le noyau 2 - Symbole du noyau. 6/29 III. Le noyau 2 - Symbole du noyau. Le nombre de charge ou numéro atomique Z d ’un atome est le nombre de protons qu’il contient. Le nombre de nucléons d ’un noyau est représenté par la lettre A.

Le noyau d ’un atome de symbole chimique X est représenté par 7/29 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

8/29 exercice 1 Compléter le tableau Exercice n°1

Cu Cu Même Z III. Le noyau 65 63 29 29 3- Les isotopes 9/29 III. 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. On appelle isotope des atomes qui ont le même numéro atomique Z, mais des nombres de nucléons A différents. 65 Cu 63 Cu 29 29 Même Z

10/29 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 de cet élément. A Z Exercice n°2

Exercice n°3 Cl Exercice 3 35 17 11/29 Exercice 3 35 Cl 17 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 et donner la structure d'un de ses atomes. Exercice n°3

Un élément chimique est caractérisé par son numéro atomique Z 12/29 III. Le noyau 4- Définition de l’élément chimique On donne le nom d’élément chimique à l ’ensemble des entités chimiques (atomes, isotopes, ions) ayant le même numéro atomique Z Un élément chimique est caractérisé par son numéro atomique Z

? ? ? ? ? ? Exercice n°4 Exercice n°4 129 54 124 52 124 50 123 52 124 13/29 Exercice n°4 Parmi la liste suivante, regrouper les entités chimiques appartenant au même élément chimique. Trouver les symboles à la place des points d ’interrogation en vous aidant de la classification périodique située à la dernière page de votre manuel ? ? ? ? ? ? 129 54 124 52 124 50 123 52 124 54 115 50 Exercice n°4

q (charge d ’un électron) = - e 14/29 IV- Les électrons 1- Qu’est ce qu’un électron? L ’électron est une particule chargée d ’électricité négative. Sa masse est extrêmement petite: me- = 9,1.10-31 kg Sa charge électrique est la plus petite charge possible qu’une particule peut posséder. On parle de la charge élémentaire notée e = 1,6.10-19 C (C pour coulomb: unité de la charge électrique). q (charge d ’un électron) = - e

12 197 63 27 Exercice n°5 6C 79Au 29Cu 13Al IV- Les électrons 15/29 IV- Les électrons 2- Nombre d ’électrons. Un atome est électriquement neutre. Donc le nombre de protons est égal au nombre d ’électrons Donnez le nombre d ’électrons présents dans chacun des atomes suivants. 12 197 63 27 6C 79Au 29Cu 13Al Exercice n°5

IV- Les électrons 3 - Répartition en couches. 16/29 IV- 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.

Mg : 12 électrons 24 12 Plaçons d'abord 2 électrons 17/29 exemple: (à lire) Répartissons ensemble les électrons d ’un noyau de magnésium 12Mg 24 12 Mg : 12 électrons Plaçons d'abord 2 électrons sur la couche K celle qui est la plus près du noyau.

Mg : (K)2 24 12 Reste 10 électrons à placer. Remplissons la couche 18/29 exemple: Répartissons ensemble les électrons d ’un noyau de magnésium 12Mg 24 12 Mg : (K)2 Reste 10 électrons à placer. Remplissons la couche L de 8 électrons.

Mg : (K)2 (L)8 24 12 Reste 2 électrons à placer. 19/29 exemple: Répartissons ensemble les électrons d ’un noyau de magnésium 12Mg 24 12 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.

Structure électronique d ’un atome de magnésium (à recopier) 20/29 Structure électronique d ’un atome de magnésium (à recopier) 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

40 11 Exercice n°6 de l ’argon: 18Ar du bore: 5B Exercice n°6: Donner la structure électronique : 40 de l ’argon: 18Ar 11 du bore: 5B 21/29 Exercice n°6: Exercice n°6

V. Les masses dans l’atome. 22/29 V. Les masses dans l’atome. 1- Calcul de la masse du noyau. Dans un noyau chaque nucléon a une masse 2000 fois plus grande que celle d ’un électron c ’est à dire: mn = 1,7.10 -27 kg. Calculer la masse d ’un noyau de mercure 202 80Hg Exercice n°7

V. Les masses dans l’atome. 23/29 V. Les masses dans l’atome. 2- Calcul de la masse des électrons. La masse de chaque électron vaut me = 9,1.10-31 kg Calculer la masse des électrons présents dans un atome de mercure 202 80Hg Exercice n°8

V. Les masses dans l’atome. 24/29 V. Les masses dans l’atome. 3- Calcul de la masse d ’un atome. A quoi est égale la masse d ’un atome de mercure? Conclusion: Dans un atome, l ’essentiel de la masse est concentré dans le noyau. Exercice n°9