Que sont les atomes, les isotopes et les ions?

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

2 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 ( av J.C.), qui avance l'idée que la matière est constituée de corpuscules identiques

3 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 ( ) de Il proposa alors le modèle de l'atome dit du «  »  .

4 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

5 Le physicien danois ( ) 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.

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

7 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, kg et de charge +e=1, C) (Remarque: le coulomb (C) est l’unité de la charge électrique) Les neutrons qui sont neutres (de masse mn=1, kg)

8 b) d’électrons chargés négativement et de masse beaucoup plus faible (me= kg et de charge -e=-1, C) 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.

9 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.

10 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

11 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.

12 -> 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, C

13 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.

14 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 : L : M: 18 2) Pour les éléments avec Z<18 on remplit dans l’ordre K, puis L puis M.

15 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)

16 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)

17 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

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.

19 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, kg? 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, = 1, kg Retour

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