LE MODELE DE L`ATOME

CHAPITRE 2
LE MODELE DE L’ATOME
ACTIVITE 1 : L’histoire du modèle de l’atome
COURS : Le modèle de l’atome
I. Structure de l’atome
II. Structure électronique de l’atome

Activité 1 : L’histoire du modèle de
l’atome.
Document 1.
1/ Les atomes sont crochus pour pouvoir s’associer les uns aux autres.
2/ Deux personnes qui s’entendent parfaitement.
3/ Car les alchimistes, ancêtres des chimistes, lui ont préféré la théorie des quatre éléments prônée
par Aristote.
4/ Non.
Document 2.
5/ L’électron.
6/ Les autres constituants de l’atome doivent être chargés positivement.
7/ L’atome n’est pas insécable, car on peut en extraire des électrons.
Document 3.
8/ Une boule change de direction si elle entre en collision avec une autre boule.
9/ Non, car elle rencontreraient des atomes d’or qui les dévieraient.
10/ La matière est lacunaire, c’est à dire essentiellement composée de vide.
Complément aux documents du livre.
Le modèle de Bohr de l’atome.
Le modèle planétaire de l'atome de Rutherford présente un gros défaut. Les électrons peuvent émettre de la
lumière sous certaines conditions (dans une ampoule électrique par exemple); ce faisant, ils perdent de
l'énergie et devraient donc se rapprocher dangereusement du noyau jusqu'à s'y écraser!
Un tel atome ne serait donc pas stable. Afin de rendre compte de cette stabilité atomique, Niels Bohr
(1885–1962) crée en 1913 un nouveau modèle d'atome:
Les orbites des électrons ne sont pas quelconques mais "quantifiées"; seules certaines orbites particulières
sont permises pour l'électron (c’est à dire que les électrons ne peuvent pas se trouver à n’importe quelle
distance du noyau.). Ce n'est que lorsque celui-ci saute d'une orbite à l'autre qu'il peut émettre (ou
absorber) de la lumière. Le danois Niels Bohr va proposer un modèle d’atome encore utilisé aujourd’hui. Dans
ce modèle, les électrons tournent autour du noyau, mais leurs orbites ne sont pas quelconques,
Le modèle quantique de l’atome.
1925: Pendant les Années Folles, une nouvelle théorie, la mécanique quantique soutient que les électrons ne
sont en fait ni des billes ni des planètes, mais des sortes de nuages ! Au grand dam d'Einstein, qui déteste
l'incertitude, Werner Heisenberg démontre qu'il est impossible de connaître en même temps la vitesse et la
position d'une particule.
En 1932, la composition de l'atome sera définitivement établie. Le noyau apparaît comme un assemblage de
"grains de matière" positifs et neutres, appelés respectivement " protons" et "neutrons", le tout baignant
dans un nuage électronique.

LE MODELE DE L’ATOME
L’Univers a été crée lors du Big Bang il y a 13,7 milliards d’années. Après cet évènement, les premiers atomes
se sont formés à partir de particules plus petites. Quelles sont les particules qui composent les atomes ? .
I- STRUCTURE DE L’ATOME :
1.1. Le noyau :
Il est constitué de particules élémentaires : les protons et les neutrons désignés sous le nom de nucléons.
Les protons sont chargés positivement : qp = e =+1,6.10-19 C, de masse très petite m = 1, 7.10-27 kg.
Les neutrons, particules neutres, ont une masse voisine de celle du proton donc mn = mp.
Le nombre de protons du noyau s’appelle nombre de charge ou numéro atomique et se note Z.
Le nombre de neutrons se note N.
Le nombre total de nucléons, noté A est tel que : A = Z + N
1.2. Les électrons :
Les électrons sont en mouvement permanent autour du noyau.
Un électron est beaucoup plus léger qu’un nucléon. Sa masse est me = 9,1.10-31kg Soit mp/me = 1835
Sa charge électrique est l’opposée de celle du proton soit qe = –e = -1,6.10-19C.
Un atome étant électriquement neutre, il possède autant de protons que d’électrons.
1.3. Symboles :
 Un atome est symbolisé par une ou deux lettres. La première s’écrit toujours en majuscule et la
deuxième en minuscule. Le symbole correspond souvent au début du nom de l’atome mais certains sont
issus du nom latin comme K(kalium) symbole du potassium.
 Symbole du noyau : A X
1.4. Masse de l’atome :
La masse de l’atome est la somme de la masse de ses différents constituants :
matome = mnoyau + mélectrons
= (Z.mp + N.mn) + Z.me
Si on néglige la masse des électrons devant celle des protons alors la masse approchée de l’atome est égale
à :
La masse de l’atome est concentrée dans son noyau.
1.5. Dimensions de l’atome :
Le noyau d’un atome a un rayon de l’ordre de 10-15 m. L’atome peut être considéré comme une sphère de rayon
10-10 m. Le rayon du noyau est environ 100 000 fois plus petit que celui de l’atome.
Tout comme le système solaire, l’atome a une structure lacunaire.
matome = Z. mp + N. mn  A.mnucléons
A X
Z

II- STRUCTURE ELECTRONIQUE D’UN ATOME :
Au cours du XX° siècle, les scientifiques ont élaboré un modèle de l’atome plus riche que le modèle de
Rutherford, permettant d’interpréter la formation des ions et des molécules.
2.1. Les couches électroniques :
Les électrons, chargés négativement, sont liés au noyau de charge positive par une interaction
électrostatique. Plus les électrons sont proches du noyau, plus cette interaction est forte. Plus la distance
électron – noyau est faible, plus il est difficile d’arracher l’électron à l’atome.
On dit que deux électrons appartiennent à la même couche électronique s'ils sont à la même distance du
noyau. Tous les électrons d'un atome se répartissent en couches. Chaque couche est caractérisée par
un nombre n entier positif, encore appelé nombre quantique.
Les couches sont repérées par des lettres.
n
1
2
3
4
5
couche
K
L
M
N
O
Le niveau 1 contient les électrons le plus fortement liés au noyau. Plus le numéro du niveau augmente et plus
il est facile d'extraire les électrons de l'atome.
2.2 Règles de remplissage :
 Une couche électronique ne peut contenir qu’un nombre limité d’électrons : 2 électrons sur la
couche K ; 8 électrons sur la couche L ; 18 électrons sur la couche M ;
Une couche contenant un nombre maximal d’électrons est dite saturée.
 Les électrons occupent successivement les couches en commençant par celles ayant les nombres
quantiques les plus faibles. Des électrons occupent donc d'abord la couche K puis, quand celle-ci est
saturée, d'autres se placent sur la couche L, etc...
L'état de l'atome obtenu en appliquant ce principe de construction est appelé état fondamental de
l'atome. C'est son état habituel.
ATTENTION : CETTE DERNIERE REGLE N'EST VALABLE QUE POUR LES 18 PREMIERS ÉLÉMENTS
Le résultat de la répartition des électrons se nomme la structure électronique de l’atome.
2.3 Exemples :
Donner la structure électronique de l’atome d’oxygène qui possède 8 électrons : (K)2 (L)6
Donner la structure électronique de l’atome de carbone : Z = 6 : (K)2 (L)4