Constitution de l`atome, couches électroniques

Constitution de la matière: L'atome
Constitution de l'atome, couches électroniques
I)
Description d'un atome
Un atome est constitué de deux parties: le noyau très petit et dans lequel se trouve concentrée
la masse et le nuage électronique dans lequel se trouvent les électrons.
1) Le noyau
Comment appelle-t-on les constituants du noyau?
Ceux ci se divisent en deux catégories:
les
chargés
et les
chargés
.
Les masses de ces particules sont sensiblement égales: mp = mn = 1,67.10-27kg.
Charges: qp = + 1,6.10-19 C
qn = 0.
2) Le nuage électronique
C'est la zone autour du noyau où se trouvent les électrons.
me- = 9,1.10-31 kg et qe- =
C.
Le nuage électronique délimite l'atome. Il est beaucoup plus grand que le noyau (105 fois plus,
soit l'équivalent d'une orange au cœur de Paris).
Comme le noyau concentre toute la masse, on peut dire que la matière est constituée
essentiellement de vide (structure lacunaire).
3) Description
Un atome étant électriquement neutre, np = ne-. Il suffit donc de décrire le noyau pour décrire
l'atome.
On décrit un atome par:
- Un symbole à 1, 2 voire 3 lettres, la première s'écrivant en majuscule et les autres
impérativement en minuscules, correspondant à l'élément considéré.
- Un numéro atomique Z correspondant au nombre de particules chargées dans le
noyau.
- Un nombre de masse A correspondant au nombre de nucléons.
A
Notation:
Z
X
Exemple:
63
29
Cu
représente un atome de cuivre.
Indiquer les quantités de neutrons, protons et électrons présents dans cet atome:
nn =
np =
ne- =
Remarque: c'est le numéro atomique qui est spécifique de l'élément considéré.
4) Notion d'isotopie
Des atomes sont isotopes s'ils comportent le même nombre de protons et des nombres de
neutrons différents.
Deux isotopes peuvent ils correspondre à deux éléments différents?
Exemples:
37
35
Le chlore existe dans la nature sous deux formes isotopiques: 17 Cl
et 17 Cl
présentes respectivement à 25% et 75%.
Indiquer les quantités de protons, neutrons et électrons présents dans chacun de ces isotopes:
nn35 =
np35 =
ne-35 =
nn37 =
np37 =
ne-37 =
Parmi les atomes suivants, lesquels sont isotopes?
16
16
14
14
18
17
O
N
C
N
O
O
8
7
6
7
8
8
Constitution de la matière: L'atome
II)
Le cortège électronique
Dans les réactions chimiques, le noyau, tapi au cœur de la matière, n'intervient pas. Ce sont
donc les électrons qui sont responsables des propriétés chimiques des éléments.
Des isotopes ont ils des propriétés chimiques différentes?
Les électrons d'un atome se répartissent dans différentes couches électroniques.
1) Remplissage des couches électroniques
- Les différentes couches électroniques sont notées K, L, M, N…
- On les remplit dans l'ordre en sachant que lorsqu'une couche est saturée, on commence
à remplir la suivante.
- La couche K est saturée à 2 eLa couche L est saturée à 8 eLa couche M est saturée à 18 eetc…
- Pour des raisons hors programme, le remplissage de la couche M s'arrête
temporairement à 8 e-.
Notation: (K)x(L)y… où x, y… représentent les nombres d'e- dans chacune des couches.
Exemple; l'azote a pour numéro atomique Z = 7. Donner la structure électronique de l'atome
d'azote:
N:
Donner ensuite la structure électronique des atomes suivants:
H (Z = 1) ; F (Z = 9) ; Mg (Z = 12) ; S (Z = 16) ; Si (Z = 14) ; Ne (Z = 10) ; Ca (Z = 20)
2) Cas des ions monoatomiques
Un ion monoatomique est constitué d'un atome ayant perdu ou gagné un ou plusieurs
électrons.
O2- est obtenu lorsqu'un atome d'
(perd/gagne) (1,2,3…) électron(s).
Cu2+ est obtenu lorsqu'un atome d
(perd/gagne) (1,2,3…) électron(s).
22+
Alors, l'ion O comporte
e et l'ion Cu comporte
e-.
Un ion portant une charge positive s'appelle un
.
Un ion portant une charge négative s'appelle un
.
3) Application
Donner également les structures électroniques des ions suivants:
H+, Mg2+, Cl-, N3-, Al3+, F-, K+, Si4+