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TP 5- configuration électronique et tableau périodique

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Chap 2: description microscopique de la matière
2nd
TP 5- configuration électronique et tableau périodique
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COMPETENCES EXIGIBLES OFFICIELLES
Configuration électronique d’un atome à l’état fondamental et position
dans le tableau périodique.
Déterminer la position de l’élément dans le tableau périodique à partir de
la configuration électronique de l’atome.
Déterminer les électrons de valence d’un atome (Z ≤ 18) à partir de sa
configuration électronique ou de sa position dans le tableau périodique.
À partir du tableau périodique, identifier des éléments ayant des
propriétés chimiques communes et identifier la famille des gaz nobles.
Établir le lien entre stabilité chimique et configuration électronique de
valence d’un gaz noble.

COMPETENCES MISES EN JEU
S’Approprier - Analyser – Réaliser – Valider Communiquer

CONTEXTE :
Le but de ce TP est de:
 déterminer la configuration électronique d’un atome (pour Z≦18) ainsi que ses électrons de valence.
 Déterminer la position d’un élément dans le tableau périodique à partir de la configuration électronique d’un
atome et inversement.
DOCUMENTS MIS A VOTRE DISPOSITION :
En 1869, le chimiste russe D. Mendeleïev classe les 63 éléments chimiques connus à
l’époque dans un tableau par masses atomiques croissantes et selon les analogies de leurs
propriétés chimiques. Mais il faut attendre le XXe siècle pour établir un lien entre ces
propriétés et le cortège électronique des atomes correspondants.
Document n°1 : Des électrons ordonnés
En 1913, le physicien danois N. Bohr propose un nouveau modèle atomique, dans lequel les électrons du cortège
électronique d’un atome, dans son état le plus stable,
appelé état fondamental, se répartissent dans des
couches électroniques, désigné par un nombre entier n.
Chacune d’entre elle est divisée en sous-couches
contenant un nombre limité d’électrons (s : 2 électrons
max / p : 6 électrons max). La répartition des électrons
d’un atome dans son état fondamental sur ces couches
et sous-couches correspond à la configuration
électronique de l’atome. Pour les atomes ayant au plus 18
électrons, les couches associés au nombre n = 1, 2 et 3
comportant des sous couche s et p suffisent, comme le
montre le tableau ci-contre.
Document n°2 : règles de répartition des électrons
Document n°3 : Electrons de valence
Les électrons du cortège électronique ne sont pas tous équivalents. Ceux qui appartiennent à la dernière couche n
occupé sont appelés électrons de valence. Ils sont responsables des propriétés chimiques des éléments. Si une
couche contient son nombre maximal d’électron, Elle est dite saturée. (voir exemple configuration électronique doc
2 avec le soufre)
Document n°4 : tableau périodique: une organisation structurée des configuration électronique
Depuis les travaux du chimiste russe D. Mendeleïev, le tableau périodique n’a cessé d’évoluer grâce à la découverte
progressive de la structure de l’atome et de nouveaux éléments chimiques. Actuellement, il comporte 118 éléments
chimiques, répartis sur 7 périodes (= lignes) et 18 familles (= colonnes). Ils sont classés horizontalement, de haut en
bas et de gauche à droite, par numéro atomique croissant, caractéristique de l’élément. Il est alors remarquable de
constater que ce tableau, initialement construit à partir d’observations expérimentales, et le modèle théorique de la
répartition des électrons dans l’atome, se correspondre parfaitement. Pour les éléments chimiques de numéro
atomique Z ≦ 18, on utilise un tableau périodique restreint à 3 périodes. On distingue deux blocs, s et p, liés à la
dernière sous-couche occupée. L’un des intérêts du tableau périodique apparaît alors : donner facilement le nombre
d’électrons de valence d’un élément chimique.
PREMIERE PARTIE : Configuration (structure) électronique
TRAVAIL A EFFECTUER :
1. Un atome de lithium (Li) possède 3 électrons. Deux de ces électrons sont dans la couche 1, le troisième est dans
la couche 2. Vérifier que cette répartition, appelée structure électronique et notée 1s2 2s1 est en accord avec les
règles énoncées dans le doc 2.
2. Repérer pour l’atome de lithium les électrons de la couche interne et ceux de la couche de valence.
3. Voici la structure électronique d’un atome particulier : 1s22s22p63s23p6. Quel est le numéro atomique Z de cet
atome ? Justifier. Rechercher son nom dans la classification périodique.
4. Combien d’électrons possède l’atome dont la couche 3 contient 2 électrons ? En déduire son numéro atomique
Z et son nom.
5. Donner la structure électronique des atomes de He (Z = 2), Ne (Z = 10) et Ar (Z = 18). Que remarquez-vous ? (cf
doc 2)
DEUXIEME PARTIE : construction du tableau périodique
A.
B.

C.
D.
E.
F.

Aligner horizontalement les cartes des 7 éléments C, Cl, Li, Na et O selon les valeurs croissantes des
numéro atomiques.
Disposer (tout en respectant la consigne A) les cartes suivants plusieurs lignes horizontales
successives pour faire apparaître les éléments ayant des propriétés communes dans une même
colonne.
Montrer la classification à votre enseignant.
Comparer le numéro atomique et les propriétés du fluor avec celles des éléments déjà placés. En
déduire sa position, en modifiant si nécessaire la place d’autres élément (les consignes A et B doivent
rester valables).
Refaire le même travail pour placer ces éléments en étudiant successivement Be, puis N, Mg et enfin
H. Si un élément n’a pas d’analogies avec les autres il faut créer une nouvelle colonne.
Insérer les derniers éléments chimiques dans la classification que vous avez dressée, le bore en
premier, puis l’aluminium et enfin Si, P, S (dans cet ordre).
Terminer en plaçant (toujours selon la consigne A et B), néon (Ne), Argon (Ar).
Montrer la classification à votre enseignant.
6. Compléter le tableau périodique restreints (annexe) en indiquant le symbole de l’élément, son numéro
atomique (en bas à gauche de l’élément) et sa configuration électronique en dessous.
7. A la lecture du tableau en annexe, compléter :
Les éléments chimiques sont classés par …………………………………………………………………………
Les éléments dont les atomes ont le même nombre d’électrons sur leur couche externe sont regroupés
dans une même ……………… (autre nom : ……………………………)

Famille des alcalins (Li, Na, K) : ……………… électron sur la couche externe.

Famille des halogènes (F, Cl, Br, I) : ……………… électrons sur la couche externe.

Famille des gaz rares (Ne, Ar, Kr) : ……………… électrons sur la couche externe sauf pour l’hélium He
qui en a ……………… (les gaz rares ont leur couche externe ……………………………) ce qui leur confère une
…………………. Chimique.
Une nouvelle ligne (= ………………) est commencée chaque fois qu’intervient une nouvelle
……………………………, celle précédente étant……………..:
8. A la lecture du tableau périodique restreint (doc 4), préciser le point commun des éléments
chimiques :
a. Dans une même période (ligne)
b. Dans une même famille (colonne)
9. Comment expliquer la répartition des éléments chimiques en bloc s ou p dans la tableau périodique
restreint ?
10. Soit l’élément appartenant à la 3e période et à la famille IV. Sans avoir recours à la classification
périodique, déterminer la structure électronique de cet atome.
11. Soit l’élément dont les atomes ont pour répartition électronique 1s 2 2s22p3. A partir de cette
structure, en déduire la période et la famille auxquelles cet élément appartient.
La classification périodique restreinte des éléments
I
Période 1 :
remplissage
couche …
1
II
III
IV
V
VI
VII
H
VIII
…
He
………
1s1
Période 2 :
remplissage
couche …
Période 3 :
remplissage
couche …
Bloc …
Familles :
…………
Bloc …
………
………
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