AD n°7 sur l`Univers - Les sciences à La Salle

Activité'n°7'documentaire':'Un'modèle'du'cortège'électronique
Compétences travaillées
Mobiliser)et)organiser)ses)connaissances)
Connaître)les)règles)du)«)duet)»)et)de)«)l’octet)».)
S’approprier)
Extraire(des(informations(sur(des(supports(variés.)
Réaliser)
Faire(un(schéma(adapté.!
Dénombrer)les)électrons)de)la)couche)externe(
Appliquer)les)règles)du)«)duet)»)et)de)l’octet)pour)rendre)compte)des)charges)des)ions)monoatomiques)usuels.(
Analyser)
Exploiter(des(informations(sur(des(supports(variés.(
Proposer(un(modèle(;(utiliser(un(modèle(pour(prévoir,(décrire(et(expliquer(;(prendre(conscience(des(limites(d’un(modèle.(
Valider)
Discuter(un(résultat(en(fonction(de(son(ordre(de(grandeur.(
Communiquer)
Travailler(en(équipe(et(en(autonomie,(partager(des(tâches,(s’engager(dans(un(dialogue(constructif,(accepter(la(contradiction(tout(en(défendant(son(
point(de(vue,(faire(preuve(de(diplomatie,(négocier(et(rechercher(un(consensus,(demander(une(aide(pertinente.
Introduction.
Voici deux étiquettes d’eaux minérales :
Pourquoi trouve-t-on toujours les mêmes ions dans la nature (et dans l’Univers) ?
Pourquoi ne trouve-t-on jamais des ions Cl+, Na2-, Mg-.... ?

Document 1 : Modèle de Bohr.
Les électrons ne peuvent tourner autour du noyau que sur certaines orbites stables quantifiées
(couches électroniques). Ces orbites ne peuvent contenir qu’un nombre maximum d’électrons.
Les orbites les plus éloignées du noyau comprennent le plus d’électrons, ce qui détermine les propriétés
chimiques de l’atome.
Les couches électroniques sont symbolisées par des lettres, successivement, en partant de la plus proche du
noyau. A chaque couche est associé un numéro n :
- La première couche est la couche K, n=1
- Ensuite vient la couche L, n=2
- Puis la couche M, n=3
- Et ainsi de suite.
Document 2 : Nombre d’électrons que peut contenir une couche.
Document 3 : Rayon d’une couche électronique
Il existe également une formule pour savoir à quelle distance du noyau se trouve une couche :
Rn = a0n2
a0 est le rayon de Bohr avec a0
≈
53 pm
Document 4 : Structure électronique d’un atome
!
On!écrire!alors!à!l’aide!de!ce!modèle,!la!structure!électronique!d’un!atome!sous!la!forme!:!
(K)x!(L)y!(M)z...!
x,!y!et!z!sont!le!nombre!d’électrons!respectivement!dans!les!couches!K,!L,!et!M.!Le!nombre!total!d’électrons!est!égal!à!
x+y+z...!
Il!existe!une!formule!pour!connaître!le!nombre!d’électrons!que!peut!contenir!une!couche!:!
Nombre'd’électrons'de'la'couche'n'='2'n2'
!
Niels!Bohr,!se!basant!sur!les!théories!de!Rutherford,!publie!en!1913!un!modèle!de!la!
structure!de!l’atome,!mais!aussi!de!la!liaison!chimique.!Il!propose!d’ajouter!une!contrainte!:!
!
!
Niels&Bohr&(1885/1962)&
!

Document 5 : Symboles des noyaux de quelques éléments chimiques
!
Hydrogène!:!
1
1H
!Néon!:!
10
20 Ne
!Argon!:!
18
40 Ar
!Carbone!:!
6
12C
!Sodium!:!
11
23 Na
!Potassium!:!
19
40 K
!
Azote!:!
7
14 N
!Magnésium!:!
12
24 Mg
!Calcium!:!
20
40Ca
!! Oxygène!:!
8
16O
! ! Aluminium!:!
13
27 Al
!
Fluor!:!
9
19 F
!Chlore!:!
17
35Cl
!
1. A l’aide du modèle précédent, déterminer :
• Le nombre d’électrons que peuvent contenir les trois premières couches ;
• La distance en mètre des trois premières couches au noyau.
Remarque : En pratique, les couches K et L se remplissent complètement, puis la couche M se remplit avec
8 électrons, puis la couche N avec 2 et la couche M finit de se remplir avec 10 électrons supplémentaires
pour arriver à 18.
2. Déterminer la structure électronique et schématiser (sans respecter l’échelle et suivant le modèle de
Bohr) les atomes d’Hydrogène, de Carbone, d’Azote, d’Oxygène, de Néon, de Sodium, de
Magnésium, de Chlore, et d’Argon.
Document 6 : Formule électronique des atomes de quelques gaz nobles.
Atome
Z
Formule électronique
Hélium He
2
(K)2
Néon Ne
10
(K)2(L)8
Argon Ar
18
(K)2(L)8(M)8
La structure électronique en duet de l’hélium et la structure électronique externe en octet du néon, de
l’argon, etc., sont très stables : les gaz nobles (hélium, néon, etc.) sont inertes chimiquement. Cette stabilité
est recherchée par tous les atomes.
Au'cours'des'transformations'chimiques,'les'atomes'tendent'à'obtenir'la'structure'
électronique'du'gaz'noble'de'numéro'atomique'le'plus'proche.'
Règle'du'duet':!Les!atomes!de!numéro!atomique!voisin!de!2!tendent!à!obtenir!la!structure!
électronique!en!duet!de!l’hélium.!
Règle'de'l’octet':!Les!autres!atomes!tendent!à!obtenir!la!structure!électronique!externe!en!octet!des!
gaz!nobles!autres!que!l’hélium.!
3. Déterminer les ions que sont susceptibles de former les atomes d’Hydrogène, de Fluor, de Sodium,
de Magnésium, d’Aluminium, de Chlore, de Potassium et de Calcium.
Conclusion :
Expliquer le fait que l’on trouve toujours les mêmes ions dans la nature (et dans l’Univers) ?
Uniquement pour les plus curieux:
Voir activité : Les sous-couches électroniques.