des atomes aux ions plan du cours i. le modèle de l atome ii. le noyau. 1- constitution 2- symbole...
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Des atomes aux ions
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Plan du cours
I. Le modèle de l ’atomeII. Le noyau.
1- constitution
2- Symbole du noyau
3- Les isotopes.
III. Les électrons.1- Qu’est ce qu’un électron?
2- Nombre d’électrons
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 l’atome.
V. La structure électronique et les ions1- la structure électronique des gaz rare
2- la structure électronique des ions
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►L'atome est 105 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
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I. Modèle de l ’atome
Une représentation simplifiée est appelée modèle.• Modèle de l ’atome:
– un noyau centralun noyau central (10-15 m soit 100 000 fois plus petit quel ’atome)
– des électronsdes électrons répartis encouches autour du noyau(10-10 m)
– du videdu vide. (la structure de la matière est essentiellement lacunaire)
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II. Le noyau
1- Constitution.– Le noyau est constitué
» de protonsprotons particules chargées positivement
» de neutronsneutrons Particules électriquement neutres.
– Ces particules (protons et neutrons) sont appelées des nucléonsnucléons.
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II. Le noyau
2 - Symbole du noyau.
Le nombre de nucléons d ’un noyau est représenté par la lettre AA.
AA est aussi appelé nombre de nombre de masse.masse.
Le nombre de charges d’un atome ou le nombre de protons que contient le noyau est représenté par la lettre ZZ.
ZZ est aussi appelé numéro numéro atomique.atomique.
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• 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
XZ
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• Compléter le tableau
Nom Symbole Nombre de protons
Nombre de neutrons
Nombre de nucléons.
Zirconium 4091Zr
Hydrogène 11H
Cobalt 2759Co
Application 1
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• Correction
Application 1
Nom Symbole Nombre de protons
Nombre de neutrons
Nombre de nucléons.
Zirconium 4091Zr
Hydrogène 11H
Cobalt 2759Co
27
9151
1 0 1
40
5932
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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.
63Cu
29
65
Cu29
Même Z
On appelle isotope des atomes qui ont le même numéro atomique Z,
mais des nombres de nucléons A différents.
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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
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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
26 26 26
54 55 56
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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.
35Cl17
Application 3
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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
35Cl17
Application 3
37Cl17
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III- Les électrons
1- Qu’est ce qu’un électron? • L’électron est une particule chargée d’électricité chargée d’électricité
négative.négative. • Sa charge électrique est la plus petite charge possible
qu’une particule peut posséder. On parle de la charge On parle de la charge élémentaire notée e = 1,6.10élémentaire notée e = 1,6.10-19-19 C C (C pour coulomb : unité de la charge électrique).q (charge d ’un électron) = - eq (charge d ’un électron) = - e
• La masse d’un électron est extrêmement petite :
mmee- = 9,1.10- = 9,1.10-31-31 kg kg
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III- Les électrons
2- Nombre d’électrons.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.
12 197 63 27
6C
79Au
29 Cu
13Al
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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:La couche K:
2 électrons au maximum.– La couche L:La couche L:
8 électrons au maximum.– La couche M:La couche M:
18 électrons au maximum.
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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:La couche K:
2 électrons au maximum.– La couche L:La couche L:
8 électrons au maximum.– La couche M:La couche M:
18 électrons au maximum.
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• Exemple : Répartissons ensemble les électrons d ’un noyau de
magnésium
Mg 12 électrons
Plaçons d'abord 2 électronssur la couche K celle qui est la plus près du noyau.
24
12
III- Les électrons
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Mg : (K)2
Reste 10 électrons à placer.
Remplissons la coucheL de 8 électrons.
24
12
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Mg : (K)2 (L)8
Reste 2 électrons à placer.
La couche M peut contenir18 électrons mais il n'en reste que 2 à placer.
(K)2 (L)8(M)2
24
12
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Structure électronique d ’un atome de magnésium
24 Mg : (K)2 (L)8 (M)2
La couche interne est toujours la couche KLa couche externe est la dernière couche remplie
12
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• Donner la structure électronique des atomes suivants :
40
l ’argon: 18 Ar
11
le bore: 5 B
Application 5
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IV. Les masses dans l’atome.
1- Calcul de la masse du noyau.
La masse d ’un nucléon est mmnn = 1,7.10 = 1,7.10 -27-27 kg kg.
Application 6
Calculer la masse d ’un noyau de mercure
202
80Hg
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IV. Les masses dans l’atome.
2- Calcul de la masse des électrons.• La masse de chaque électron vaut
me = 9,1.10-31 kg
Application 7
Calculer la masse des électrons présents dans un atome de mercure
202
80Hg
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IV. Les masses dans l’atome.
3- Calcul de la masse d ’un atome.
Application 7Application 7
• A quoi est égale la masse d ’un atome de mercure?
ConclusionConclusion:
Dans un atome, l ’essentiel de la masse est
concentré dans le noyau.
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V. La structure électronique et les ions V. La structure électronique et les ions
Définition : la structure électronique est la répartition des électrons sur les différentes couches
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1- Structure électronique des gaz nobles ou rares
V. La structure électronique et les ions V. La structure électronique et les ions
Activité 1 :
On rencontre dans l’atmosphère 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 l’on rencontre isolés ?
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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 V. La structure électronique et les ions
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V. La structure électronique et les ions V. La structure électronique et les ions
2- Structure électronique des ions
Activité 2 :
Dans certains solides ioniques,
on rencontre des ions comme Na+ , Be2+, O2- et Cl-
En revanche, on ne rencontre jamais He-, Be+ et O2+
1- Ecrire la structure électronique de ces ions.
2- Comparez la couche externe des ions à celle des gaz rares les plus proches puis conclure.
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Conclusion :
● A l’exception des gaz nobles, les éléments n’existent pas naturellement sous formes d’atomes 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 l’octet 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.
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-Un ion positif est un atome qui a perdu un ou plusieurs électrons de sa couche externe. On l’appelle cation.Ex : Na+
- Un ion négatif est un atome qui a gagné un ou plusieurs électrons sur sa couche externe.On l’appelle anion.Ex : Cl-
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Atome Z Structure électronique de
l’atome
Ion Structure électronique de
l’ion
H 1 H+ Cations
Li 3 Li+
Be 4 Be2+
Na 11 Na+
Mg 12 Mg2+
Al 13 Al3+
O 8 O2- Anions
F 9 F-
S 16 S2-
Cl 17 Cl-
Application :