Constitution de la matière : exercices

Constitution de la
matière : exercices
I. L’atome de magnésium
!"
Enoncé
L’atome de magnésium, élément de symbole Mg, contient 12 électrons
dans son cortège électronique et 12 neutrons dans son noyau.
1. Calculer le nombre de nucléons de cet atome.
2. Comment représente-t-on le noyau de cet atome ?
!"
Corrigé
1. Les nucléons sont les particules contenues dans le noyau c’est-à-
dire les protons et les neutrons. On sait que l’atome de magnésium
contient 12 électrons dans son cortège électronique donc comme un
atome est électriquement neutre, l’atome de magnésium possède
12 protons. Comme l’énoncé précise qu’il y a 12 neutrons dans le
noyau, on en déduit que l’atome de magnésium possède 24
nucléons.
2. On représentera l’atome comme suit :
II. Masses
!"
Enoncé
Le noyau d’un atome de zinc est représenté par
1. Quelle est la composition de ce noyau ?
2. Calculer la masse de ce noyau.
3. Calculer la masse de l’atome de cuivre en faisant la même
hypothèse que dans le cours.
64
30
Zn
4. Quelle est la valeur de l’approximation effectuée à la question
précédente ? Conclure.
Données :
- masse d’un nucléon : mp = mn = 1,67 x 10-27 kg
- masse de l’électron : me = 9,1 x 10 – 31 kg
!"
Corrigé
1. Le numéro atomique Z de l’atome de zinc est 30, le noyau de
l’atome de zinc contient donc 30 protons.
Le nombre de masse de l’atome de zinc est 64 donc le noyau de
l’atome de zinc possède 64 – 30 = 34 neutrons.
2. La masse d’un nucléon étant égale à 1,67 x 10-27 kg, ce noyau a
donc une masse de 64 x 1,67 x 10-27 = 1,07 x 10-25 kg
3. On sait d’après le cours que toute la masse de l’atome est
concentrée dans son noyau, on peut donc avec une très bonne
approximation dire que la masse de l’atome de zinc est égale à la
masse de son noyau c’est-à-dire 1,07 x 10-25 kg.
4. Dans l’approximation précédente, on a négligé la masse du cortège
électronique. La valeur de l’approximation sera donc égale à la
valeur de la masse du cortège électronique.
Un atome est électriquement neutre donc son numéro atomique est
égal à son nombre d’électrons, ainsi le cortège électronique de
l’atome de zinc est composé de 30 électrons.
La masse de ce cortège et donc la valeur de l’approximation est
donc de 30 x 9,1 x 10 – 31 = 2,7 x 10-29 kg.
III. Répartition électronique
!"
Enoncé
Le numéro atomique de l’atome de sodium est Z = 11.
Le numéro atomique de l’atome de magnésium est Z = 12.
1. a. Ecrire la répartition des électrons d’un atome de sodium.
Combien d’électrons périphériques cet atome possède-t-il ?
b. Parmi les éléments de numéro atomique Z < 18, écrire la
répartition électronique de l’atome qui possède le même nombre
d’électrons périphériques que l’atome de sodium.
2. a. Etablir la répartition électronique des ions sodium Na+.
b. Etablir la répartition électronique des ions magnésium Mg2+.
c. Comparer ces deux répartitions
d. Quel est l’atome qui a la même répartition électronique que ces
deux ions ?
!"
Corrigé
1.a. Le numéro atomique de l’atome de sodium est 11, un atome étant
électriquement neutre, l’atome de sodium possède 11 électrons.
Ces électrons sont répartis sur différentes couches K, L et M à raison
de 2 électrons sur la couche K, 8 sur la couche L et 8 sur la couche M.
La répartition électronique de l’atome de sodium est donc (K)2(L)8(M)1.
L’atome de sodium possède donc un électron sur sa couche
périphérique (ou couche externe).
b. La répartition électronique ayant également un électron externe
avec un nombre d’électrons inférieur à 18 est (K)2(L)1. Cet atome
possède 3 électrons donc trois protons, il s’agit de l’atome de lithium.
2.a. L’ion sodium Na+ possède un électron de moins que l’atome de
sodium c’est à dire 10 électrons.
En suivant le même principe que précédemment, la répartition
électronique de cet ion sera donc (K)2(L)8.
b. L’atome de magnésium possède 12 protons donc 12 électrons. L’ion
magnésium ayant perdu 2 électrons, son cortège électronique n’en
contient plus que 10. Sa répartition électronique sera donc (K)2(L)8.
c. On remarque que les répartitions électroniques des ions Na+ et Mg2+
sont identiques. Ces atomes ont perdu le nombre d’électrons
nécessaires pour leur permettre d’avoir leur couche externe saturée.
d. L’atome ayant la même répartition électronique que ces deux ions
possède 10 électrons donc 10 protons : il s’agit du gaz rare Néon de
symbole Ne.
Remarque : tous les gaz rares ont leur couche externe saturée,
l’hélium ( K)2, le néon (K)2(L)8, l’argon (K)2(L)8(M)8 …
Editeur : MemoPage.com SA © / 2006 / Auteur : Anne Parras