Solutions... 1.Structure électronique d`atomes ou d`ions - Hachette

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Chapitre
1
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1. Structure électronique d’atomes ou d’ions
1. a. L’atome d’oxygène comporte huit électrons : deux se placent sur la
couche Kqui est alors saturée. Les six autres occupent la couche L: la
formule électronique de l’atome d’oxygène à l’état fondamental est
donc : (K)2(L)6. La couche externe, la couche L, serait saturée par huit
électrons.
b. L’ion oxyde O2– possède deux électrons de plus que l’atome. La cou-
che Lde l’atome n’étant pas saturée, ces deux électrons se placent sur
cette couche. La formule électronique de l’ion oxyde à l’état fondamen-
tal est donc : (K)2(L)8.
2. a. L’atome de béryllium possède quatre électrons : deux se placent sur
la couche Kqui est alors saturée ; les deux électrons restant se placent sur
la couche L. La couche externe, la couche L, comporte deux électrons.
La formule électronique de l’atome de béryllium à l’état fondamental est
donc : (K)2(L)2.
b. L’ion béryllium Be2+ possède deux électrons de moins que l’atome,
soit deux électrons ; ils se placent sur la couche Kqui est alors saturée.
La formule électronique de l’ion béryllium à l’état fondamental est
donc : (K)2.
2. Structure électronique de l’aluminium
2. a. Les structures (K)3(L)6(M)4et (K)2(L)11 ne respectent pas la règle
de Pauli : il n’existe pas d’atomes ayant cette structure.
b. (K)2(L)8(M)3correspond à l’état fondamental de l’atome d’alumi-
nium. Il possède trois électrons sur sa couche externe, la couche M.
Les structures (K)2(L)7(M)4et (K)1(L)8(M)4ne correspondent pas à
l’état fondamental de l’atome d’aluminium mais à des états, dont l’éner-
gie est supérieure, appelés états excités de l’atome.
3. Composition d’atomes ou d’ions
1. a. Par convention, le nombre Zde protons du noyau est indiqué en
indice devant le symbole de l’élément ; le nombre Ade nucléons
(protons et neutrons) est indiqué en exposant devant ce symbole. Le
nombre de neutrons est donc donné par (A– Z). On en déduit :
a.
21
10
Ne : 10 protons, 11 neutrons ; b.
23
11
Na : 11 protons, 12 neutrons ;
c.
93
41
Nb
: 41 protons, 52 neutrons ;
d.
22
10
Ne : 10 protons, 12 neutrons ;
e.
59
28
Ni : 28 protons, 31 neutrons.
2. 21
10 Ne et 22 10 Ne sont deux isotopes puisque leurs noyaux ont le même
nombre de protons.
3. a. Le symbole P correspond à l’élément phosphore dont le numéro
atomique Zest égal à 15 : le noyau comporte donc quinze protons.
La notation
31
P indique que le nombre Ade nucléons du noyau est égal
à 31. Le noyau comprend donc 15 protons et (31 – 15), soit seize
neutrons.
Deux isotopes ont le même
numéro atomique Z, mais
des nombres de nucléons
différents.

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Formule de Lewis du
chlorure d’hydrogène :
HCl
L’entité possède une charge globale nulle : son nombre d’électrons est
donc égal à celui de protons, soit 15.
b. Cl est le symbole de l’élément chlore, de numéro atomique Zégal à 17.
Le nombre Ade nucléons est égal à 37. Le noyau est donc composé de
dix-sept protons et de (37 – 17), soit vingt neutrons. La charge globale
étant égale à – e: son nombre d’électrons est donc égal à (Z+1), soit 18.
c. Ni est le symbole de l’élément nickel, de numéro atomique Zégal à
28. Le nombre Ade nucléons est égal à 59. Le noyau est donc composé
de vingt-huit protons et de (59 – 28), soit trente-et-un neutrons.
Ni2+possède une charge globale égale à + 2e: son nombre d’électrons
est donc égal à (Z– 2), soit 26.
4. Identifier un élément
1. a. 19 est le nombre Ade nucléons du noyau et 9 est le nombre Zde
protons ; Zest encore appelé numéro atomique ou nombre de charge.
b. L’atome correspondant possède neuf électrons : (K)2(L)7.
2. a. La couche externe étant la couche L, Xest un élément de la
2epériode ; Xayant sept électrons sur sa couche externe, il se trouve dans
la 17ecolonne du tableau.
b. Xest le fluor F.
3. En gagnant un électron, l’atome F donne l’ion fluorure F– :
(K)2(L)8. F– a un octet comme le gaz noble néon.
5.Phosphure de magnésium
1. En appliquant les principes de Pauli et de construction, on obtient :
P (Z=15) : (K)2(L)8(M)5; Mg (Z=12) : (K)2(L)8(M)2.
2. Ion calcium Ca2+ ; ion phosphure P3– .
3. La neutralité électrique du cristal nécessite la présence de trois ions
calcium Ca2+ pour deux ions phosphure P3–: le phosphure de calcium
a pour formule Ca3P2ou (3 Ca2+ + 2 P3– ).
6. Formule de Lewis du chlorure d’hydrogène
1. a. En appliquant les principes de Pauli et de construction, on
obtient pour Cl : (K)2(L)8(M)7; pour H : (K)1.
b. Le chlore a sept électrons externes, l’hydrogène en a un.
2. Il leur manque un électron à chacun. Ils peuvent établir chacun une
liaison covalente.
3. ntotal =(7 + 1) = 8, donc ndoublet =4.
4. Dans la molécule HCl, H possède un duet électronique correspon-
dant au doublet liant ; Cl est entouré par un octet électronique constitué
par le doublet liant et trois doublets non liants.
7. Formule de Lewis de l’hydroxylamine
1. La formule électronique de l’hydrogène (Z=1) est : (K)1.Il lui
manque un électron pour obtenir un duet électronique.