chapitre 3: les atomes et les ions theme i : la sante i

THEME I : LA SANTE
CHAPITRE 3:
LES ATOMES ET LES IONS
I- UN MODELE DE L’ATOME
Le modèle de l’atome a évolué au cours du temps
depuis l’antiquité jusqu’à nos jours. Un atome est
constitué d’un noyau chargé positivement autour duquel
des électrons sont en mouvements et désordonnés. Le
noyau de l’atome est constitué de protons et de
neutrons. Les neutrons ne portent pas de charge
électrique, ils sont neutres d’où leurs nom « les
neutrons »; les protons portent une charge positive
appelée charge élémentaire notée e=1,6x10 -19C.
L’atome est électriquement neutre donc il contient autant
de charges négatives que de charges positives donc il
contiendra autant de protons que d’électrons.
La charge d’un électron est l’opposée de la charge
élémentaire q=-e=-1,6x10 -19C. L’atome est constitué
essentiellement de vide et sa masse est concentré dans
son noyau matome≈mnoyau.
II- NOMBRE DE MASSE, NOMBRE DE CHARGE
1) DEFINITION
-Le nombre de masse d’un noyau est le nombre de
nucléons contenus dans ce noyau. On le note en
général A.
-Le nombre de charge d’un noyau est le nombre de
protons qu’il contient, on l’appelle aussi numéro
atomique. On le note en général Z.
2) NOTATION D’UN NOYAU
Le noyau d’un atome X se note de la façon suivante:
A
X.
Z
3) LES NOYAUX ISOTOPES
Des noyaux sont isotopes s’ils possèdent le même
nombre de protons donc le même Z mais pas le même
nombre de neutrons.
III- LA MASSE D’UN ATOME
Tous les nucléons ont pratiquement la même masse:
mproton≈mneutron. Il y a A nucléons:
matome=A x mproton.
IV- LES IONS MONOATOMIQUES
1) DEFINITION
En gagnant ou en perdant un ou des électrons,
un atome se transforme en ion. Les ions positifs
sont appelés cations et les ions négatifs sont
appelés anions.
2) PROPRIETE
Les ions ne sont pas électriquement neutres. Ils
possèdent donc un excès ou un défaut
d’électrons par rapport à l’atome dont ils sont
issus.
Exemple: l’ion chlorure Cl - (Z=17)
17 protons
? neutrons
18 électrons
L’ion chlorure Cl- possède un électron de plus
que l’atome de chlore Cl.
Exemple: l’ion sodium Na+ (Z=11)
11 protons
? neutrons
10 électrons
L’ion sodium Na+ possède un électron de moins
que l’atome de sodium Na.
V- LE NUAGE ELECTRONIQUE
Le nuage ou le cortège électronique d’un ion ou
d’un atome est l’ensemble de cet ion ou de cet
atome.
1) LE MODELE EN COUCHE
Les électrons d’un atome ou d’un ion se
répartissent sur des niveaux d’énergies appelés
couches. Il existe sept principales couches. A
chaque couche est attribuée soit une lettre soit un
numéro.
La couche n°1 est la couche K.
N
M
La couche n°2 est la couche L.
L
La couche n°3 est la couche M.
K
La couche n°4 est la couche N.
Chaque électron se trouve forcément sur un
niveau (ou sur une couche).
2) LA STRUCTURE ELECTRONIQUE
La structure électronique est la façon dont les
électrons vont de répartir sur les différentes
couches. Cette répartition obéit à deux grands
principes.
a) le principe de construction
Les électrons remplissent les couches en
commençant par celles ayant le plus petit numéro
donc d’abord la couche une (n=1) jusqu’à ce
qu’elle soit pleine plus la couche deux (n=2).
b) le principe de PAULI
Le nombre d’électron que l’on peut mettre sur
une couche est limité. Pour une couche portant le
numéro n, le nombre maximum d’électron se
calcule avec la relation 2n².
Exemples: La couche n°1 (n=1) contiendra au
maximum 2x1²=2.
La couche n°2 (n=2) contiendra au
maximum 2x2²=8.
La couche n°3 (n=3) contiendra au
maximum 2x3²=18.
La couche n°4 (n=4) contiendra au
maximum 2x4²=32.
3) LA FORMULE ELECTRONIQUE
La formule électronique d’un atome ou d’un ion
est une façon de traduire une structure
électronique.
Exemple: -soit un atome de lithium=Li (Z=3)
Z=3: il y a 3 protons et donc 3 électrons de cet
atome= 2 sur la couche k
1 sur la couche L
Formule électronique: (K)2(L)1.
-soit un atome de phosphore=P (Z=15)
Z=15: il y a 15 protons et donc 15 électrons de
cet atome= 2 sur la couche K
8 sur la couche L
5 sur la couche M
Formule électronique: (K)2(L)8(M)5.
4) LA STRUCTURE ELECTRONIQUE D’UN ION
Un ion possède un excès ou un défaut
d’électrons par rapport à l’atome d’où ils sont
issus. Les ions se forment de tel sorte qu’ils
possèdent huit électrons (un octet d’électrons)
sur leur couche externe sauf si leur dernière
couche est la couche K qui sera alors saturé avec
deux électrons (un duet d’électrons). Cette règle
est la règle de l’octet et du duet.