atomes ions

Structure de l’atome – Les ions
I – Structure de l’atome : 
* Rappel: Toutes les matières (solides, liquides, gazeuses) sont constituées à partir des particules
infiniment petits et invisibles à l’œil nu appelés atomes.
Exemples d’atomes et leurs symboles chimiques:
Carbone (C) - Oxygène (O) - Hydrogène (H) – Nitrogène (N) – Cuivre (Cu) – Fer (Fe).
* Question: est-ce que l’atome est constitué des éléments ?
* réponse: lire le texte p.
1.1) constituants de l’atome: 
Les découvertes scientifiques successives ont conduit que l'atome est constitué de deux
composants: un noyau et des électrons.
a - le noyau: 
 Le noyau occupe le centre de l’atome.
 La totalité de la masse de l’atome est presque concentrée dans le noyau : Mat  mn.
 Le noyau porte des charges électriques positives, chaque charge a une valeur +e = +1.6x10-19C où:
* e est appelé charge élémentaire
* C est le symbole de l’unité de la quantité d’électricité appelé Coulomb:.
b – Les électrons : 
 Les électrons sont en mouvement permanant autour du noyau.
 Tous les électrons sont identiques, i.e., même (masse, volume, charge électrique…).
 L’électron porte une charge négative symbolisée par –e, dont sa valeur est e = 1.6x10-19C.
 La masse d’électron me est négligeable devant la masse du noyau mn : me << mn.
1.2) Modèle de l’atome : 
Nous restreindrons à deux modèles de l’atome : un modèle ancien et un modèle actuel.
a – Modèle de Bohr : En 1913, le physicien Bohr propose une modèle de l’atome qui ressemble au
système solaire : les électrons tournent autour du noyau de l’atome suivant des trajectoires bien
définies (voir fig.3 p.18).
b – Modèle de Schrödinger : C’est le modèle actuel de l’atome où il n’est pas possible de
déterminer avec précision les positions des électrons (voir fig.4 p.18).
Électron
Noyau
Trajectoire de
L’électron

c – Remarque : dimensions de l’atome
 Le diamètre de l’atome est de l’ordre ~ 10-10m= 0.1nm où 1nm=10-9m.
 Le diamètre du noyau (~ 10-15m) est 100.000 plus petit que celui de l’atome (voir fig.5 p.19).
1.2) Neutralité électrique de l’atome : 
a – Le numéro atomique : 
 Définition : Le numéro atomique d’un atome noté Z est le nombre d’électrons de cet atome. Il
représente aussi le nombre de charges positives(+) contenues dans le noyau.
 Exemples :
Atome
Carbone
Oxygène
Fer
Cuivre
Numéro atomique
Z=6
Z=8
Z=26
Z=29
b – La charge totale de l’atome :
* On considere un atome X de numero atomique Z noté ZX. Soit Q, q et q’ les charges électriques
de l’atome X, son noyau et ses électrons, respectivement.
* La relation qui lie ces trois charges est : Q = q + q’ (1)
* La charge q du noyau s’écrit sous la forme suivante : q = +Z.e (2)
* La charge q’ des électrons s’écrit sous la forme suivante : q’ = -Z.e (3)
* On remplace q et q’ dans la relation (1) :
Q = (+Z.e) + (-Z.e) = +Z.e – Z.e =0
* On conclut que la charge totale Q de l’atome est nulle. On dit que l’atome est électriquement
neutre : 
* Application: Remplir le tableau suivant:
Nom de
L’atome
Numéro
atomique Z
nombre
electrons
Charge du
noyau
Charge
d’electrons
Charge totale de
l’atome
Carbone (C)
Z=6
……….
q =…………
q’ = ……..
Q = ………
Oxygene (O)
…………
8
………….
………..
………..
Fer (Fe)
………..
………….
q = +26.e
…………
…………
Aluminium(Al)
………..
………….
…………
q’= -13.e
…………..
Nuage électronique
Charge élémentaire

II – Les ions : 
2.1) Définition : L’ion est un atome ou groupement d’atomes qui a perdu ou gagné
un électron ou plus.
2.2) Types d’ions : les ions sont classés en deux types :
a – Ion positif (Cation) : 
a1 - définition : C’est un atome ou groupement d’atomes qui a perdu un ou
plusieurs électrons.
a2 - Exemple : Ion d’aluminium
b – Ion négatif (Anion) : 
b1 - définition : C’est un atome ou groupement d’atomes qui a gagné un ou
plusieurs électrons.
b2 - Exemple : Ion chlorure
(Z=13)
Noyau
Electron
(Z=17)
Noyau
Electron

c – Remarques:
 L’ion qui se forme à partir d’un seul atome est dit monoatomique :
 L’ion qui se forme à partir d’un groupement d’atomes est dit poly-atomique 
 Lors de la formation d’ion, la charge électrique du noyau ( q= +Z.e) ne change pas.
2.3) Symbole de l’ion :
2.3.1) Cas d’ion positif (cation) :
a – Règle : On symbolise l’ion positif par le symbole de l’atome ou groupement
d’atomes qui le constituent, en ajoutant en haut et à droite du symbole un nombre de
signes (+) qui représentent le nombre d’électrons perdus.
b – Exemples : Compléter le tableau suivant :
Nom d’ion
Résulte de :
Son
symbole
mono/poly-atomique
Sodium
perte d’atome sodium (Na) un
électron
……..
………………….
Aluminium
perte d’atome aluminium (Al) trois
électrons
…….
…………………
Ammonium
perte du groupement d’atomes
NH4 un électron
……..
………………..
2.3.2) Cas d’ion négatif (anion) :
a – Règle : On symbolise l’ion négatif par le symbole de l’atome ou groupement
d’atomes qui le constituent, en ajoutant en haut et à droite du symbole un nombre de
signes (-) qui représentent le nombre d’électrons gagnés.
b – Exemples : Compléter le tableau suivant :
Nom d’ion
Résulte de :
Son
symbole
mono/polyatomique
Chlorure
gain d’atome chlore (Cl) un
électron
……..
………………….
Oxygène
gain d’atome oxygène (O) deux
électrons
…….
…………………
Sulfate
gain du groupement d’atomes SO4
deux électrons
……..
………………..
2.4) Charge de l’ion :
 Au contraire des atomes, les ions ne sont pas électriquement neutre, i.e., la charge totale
Q de l’ion n’est pas nulle : Q ≠ 0.
a – Charge totale de l’ion positif (cation) :
 Puisqu’il y a un manque de charges négatives (perte d’électrons), la charge totale Q de
l’ion positif est strictement positive : Q > 0.
 La charge Q s’écrit sous la forme générale suivante : Q = + n.e où n représente le
nombre d’électrons perdus et e :charge élémentaire.
b – Charge totale de l’ion négatif (anion) :
 Puisqu’il y a un excès de charges négatives (gain d’électrons), la charge totale Q de l’ion
négatif est strictement négative : Q < 0.

 La charge Q s’écrit sous la forme générale suivante : Q = - n.e où n représente le
nombre d’électrons gagnés.
c – Application : Compléter le tableau suivant :
Nom de l’ion
Résulte de :
nombre
d’électrons
Charge
du noyau
Charge
d’électrons
Charge
totale
Fer II : Fe2+
perte d’atome Fe
(Z=26) deux électrons
q=……
q’=…….
Q=……..
Aluminium: Al3+
perte d’atome Al
(Z=13) trois électrons
Chlorure : Cl-
gain d’atome Cl
(Z=17) un électron
Oxygène : O2-
gain d’atome O (Z=8)
deux électrons