Que sont les atomes, les isotopes et les ions? Chapitre SA5: Que sont les atomes, les isotopes et les ions?

Intro: Une courte histoire de l’atome -> Visualisez les 2 animations « modèles de l’atome » et « expérience de Rutherford » afin de compléter le texte à trous. Le mot atome vient du grec atomos ,qui signifie insécable. La première idée de l'atome vient du philosophe grec .......................... ( 460-370 av J.C.), qui avance l'idée que la matière est constituée de corpuscules identiques ............................

Le concept d'atome fut réactualisé au XIXè siècle par John Dalton, mais ce n'est qu'en 1897 qu'il commença à prendre forme, avec la découverte par le physicien .............................. (1856-1940) de ............................... Il proposa alors le modèle de l'atome dit du « ..........................»  .

Puis, en 1911, ....................................... et ses étudiants (Geiger et Marsden) mirent en évidence expérimentalement que l'atome était en fait constitué d'un ........................... entouré d'un nuage .....................................

Le physicien danois .................................. (1885-1962) proposa ensuite un modèle dit « planétaire ». Les électrons gravitent autour du noyau, à la manière de ..................... autour du ....................... . Aujourd'hui, le modèle de l'atome est décrit par la physique .............................. Le noyau est toujours au centre, mais les électrons sont répartis en «................................» autour.

I. Structure de l’atome Activité: Structure de l’atome

I.1 Composition L’atome (10-10 m) est composé: a) d’un noyau (10-15 m) qui comprend des nucléons de 2 types: Les protons chargés positivement (de masse mp=1,673.10-27 kg et de charge +e=1,602.10-19 C) (Remarque: le coulomb (C) est l’unité de la charge électrique) Les neutrons qui sont neutres (de masse mn=1,675.10-27 kg)

b) d’électrons chargés négativement et de masse beaucoup plus faible (me=9.10-31kg et de charge -e=-1,602.10-19C) Ex: Si on compare le noyau à une sphère de 10 cm de rayon, l’atome sera comparable à une sphère de… 10 km! -> L’atome est essentiellement constitué de vide: sa structure est lacunaire.

X Li I.2 Symbole du noyau: A Z A: nombre de nucléons (protons + neutrons) Z: numéro atomique (nombre de protons) Li 7 3 Ex: 3 protons ,7 nucléons ,A-Z = 7-3 = 4 neutrons I.3 Charge de l’atome L’atome est électriquement neutre, il comporte donc Z protons et Z électrons.

Activité: Masse de l’atome de cuivre I.4 Masse de l’atome Activité: Masse de l’atome de cuivre En négligeant la masse des électrons: matome = A x mnucléon Est aussi appelé nombre de masse

II. Eléments chimiques II.1 Isotopes: Ce sont des atomes ayant le même numéro atomique Z mais pas le même nombre de nucléons A Ex: C et C 14 6 12 II.2 Ions monoatomiques: Un ion monoatomique est formé par un atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.

-> Quelle charge porte Cu2+ ( Cu )? Ex de cation: Cu2+ -> perdu 2 électrons -> gagné 1 électron Ex d’anion: Cl- -> Quelle charge porte Cu2+ ( Cu )? 63 29 Il a perdu 2 électrons donc il en possède 27 Ainsi sa charge est: q = 29 e + 27x (-e) q= 2 e ( 2 charges élémentaires positives) q = 3,2.10-19 C

II.3 Eléments: Ensemble des entités chimiques (atomes, isotopes, ions…) ayant le même numéro atomique Z. H: Hydrogène C: Carbone O: Oxygène N: Azote Cu: Cuivre Na: Sodium… Symboles: Rappel: Au cours d’une transformation chimique, il y a conservation des éléments et de la charge.

III. Un modèle du cortège électronique La structure électronique est la répartition des électrons en « couches » (K, L, M) Règles: 1) Chaque couche ne contient qu’un nombre limité d’électrons: K : 2 L : 8 M: 18 2) Pour les éléments avec Z<18 on remplit dans l’ordre K, puis L puis M.

Ex: l’atome d’oxygène (Z=8) -> 8 électrons Donc 2 dans la couche K et 6 dans la couche L Ce qui se note O: (K)2(L)6 La couche externe est la dernière occupée (ici L)

IV. Stabilité d’un élément: règle de l’octet IV.1 Enoncé: Les éléments qui n’ont pas la structure stable en duet ou en octet captent, cèdent ou mettent en commun des électrons (liaison covalente) pour l’acquérir. Duet: 2 électrons sur la couche externe K (pour Z=1,2,3 ou 4) Octet: 8 électrons sur la couche externe (pour Z>4)

He: Z=2 Donc 2 électrons (K)2 (K)2(L)8 Ne: Z=10 (K)2(L)8(M)8 Ar: Z=18 Ex d’éléments stables sous forme d’atomes: Les gaz rares (ou nobles): He: Z=2 Donc 2 électrons (K)2 (K)2(L)8 Ne: Z=10 (K)2(L)8(M)8 Ar: Z=18

Na: Z=11 Donc 11 électrons (K)2(L)8(M)1 S: Z=16 Donc 16 électrons IV.2 Ex des ions monoatomiques: Na: Z=11 Donc 11 électrons (K)2(L)8(M)1 Règle de l’octet => Perdre 1 électron pour avoir (K)2(L)8 Donc l’ion Na+ existera. S: Z=16 Donc 16 électrons (K)2(L)8(M)6 Donc l’ion S2- existera.

Activité: Masse de l’atome de cuivre -> 29 protons, 63-29=34 neutrons, 29 électrons Cu 63 29 -> Composition? -> Exprimer la masse de l’atome en fonction de mp, mn et mélectron matome= 29mp + 34 mn + 29 mélecton Or mp ~ mn -> Que peut-on dire de mp et mn? Et mélectron << mnucléons -> Que peut-on dire de mélectron par rapport à mnucléon=1,67.10-27kg? Donc matome ~ mnoyau ~ 29 mnucléon + 34 mnucléon -> En déduire la masse de l’atome en fonction de A=63 et de mnucléon; Calculer. ~ 63 mnucléon ~ A mnucléon ~ 63 x 1,67.10-27 = 1,05.10-25 kg Retour

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