CM1_DDD_Essentiel_Structure Atome

Résumé de cours – CM1 – Structure de l ’ Atome – 1/2
Objectif :
Comprendre l’Atome et la Classification Périodique des Eléments
I. Atome
Nucléons
Nombre
Protons
+e
q=
−19
1.6 × 10 C
Z = Numéro
Atomique
Neutrons
q=0
A-Z
1.7 × 10 − 27 kg
mP ≈ 
1 uma
mN ≈ mP
 9 .1 × 1 0 − 3 1 kg
−e
Z

q=
m
≈
 mP
e
−19
≪ 1u m a

−1.6 ×10 C (Atome neutre)
1840
Electrons
Noyau
=> Nucléons
Ecriture :
Masse
Charge
Constitution :
q = Z ×e
A = Nombre
de masse
m ≈ A × mP
Nb de masse
A
Z
Défi:
Défi:
X
Charge élémentaire : e = charge d’un proton
Unité de Masse Atomique : 1uma = masse d’un proton
Nombre de masse = Nombre de nucléons
Numéro Atomique
STRUCTURE LACUNAIRE
de la matière
Taille de l’
l’Atome :
Ion :
1Å = 10-10 m
= 1 Angström
=> Espèce Chimique Chargée
10 fm =
10-14 m
- Cation = Positif
- Anion = Négatif
Nuage Electro
Electronique / Cortège électronique :
=> Ensemble des électrons autour du noyau
1 fm =
10-15 m
Isotopes : => Entités ayant même Z, mais un A différent
=> 2 Isotopes ont les mêmes propriétés chimiques / Pas nucléaires…
Element Chimique :
=> Tous les entités ayant même Z
12
Ex de l’élément Carbone: 6
Ou de l’élement Hydrogène :
Modèles Historiques :
13
C
1
1
(99%), 6
H
C
14
(1%) et 6
C
(radioactif)
2
1
H
(deutérium – eau lourde), 1
(protium, 99,98%),
H
(instable, radioactif)
=> Atomos = Brique indivisible de DEMOCRITE (Ve av JC)
=> 1897 = Modèle de Thomson = Nuage Positif + Electron Ponctuel
=> 1909 = Rutherford = Noyau ponctuel (Expérience du bombardement de la feuille d’or)
=> 1913 = Modèle planétaire de Bohr avec QUANTIFICATION des Niveaux d’énergie...
Noyau
localisé
Noyau
localisé
“Soupe” de
charges +
Electrons
La MOLE :
3
Electrons sur des
orbites imposées
Electrons
=> Nombre d’atomes de Carbone dans 12g de carbone 12 :
12
6
C
=> 1 MOLE de protons pèse 1 GRAMME
N
=> Nombre d’Avogadro :
Masse Molaire :
A
= 6 , 0 2 × 1 0 23 m o l
=> M = Masse d’une mole de l’élément considéré
m
masse
=> M =
=
n quantité
Masse Molaire d’
d’un élément :
Isotope du Pb
Abondance α
Masse Molaire (g.mol-1)
−1
 M
⇒ 
 M
−1
(en g .mol )
(
12
6
C
) = 1 2 g .m o l
−1
( p ro to n ) = 1 g . m o l − 1
=> Dans la CLASSIFICATION = Moyenne des masse molaires trouvées dans la nature
204
1,4%
203,973
206
24.1%
205,974
207
22.1%
206,976
208
52.4%
207,977
M ( Pb ) =
∑ α i × M (
∑αi
i
82
Pb ) 
⇒ M ( Pb ) = 207.217 g .mol −1
Résumé de cours – CM1 – Structure de l ’ Atome – 2 /2
II.
II. Configuration Electronique de l’
l’Atome
Quadruplet de Nombres Quantiques
1. n = nombre quantique principal,
2. l = nombre quantique secondaire,
=> (n, l, ml, ms)
n ∈ℕ
(Voir Fiche Jointe)
∗
, caractérise le niveau d’énergie : K, L, M, N, …
(Peut représenter en première approche le rayon de l’orbite autour du noyau)
l ∈ ℕ , 0 ≤ l ≤ n − 1 , donne la sous-couche d’énergie : s, p, d, f, g, …
(sharp, principal, diffuse, fundamental, …)
3. mL = nombre quantique magnétique,
−l ≤ ml ≤ + l
, caractérise le mvt orbital de l’e- autour du noyau
4. mS = nombre quantique de spin, m = ± 1 (Up et Down), donne le mvt de rotation de l’e- sur lui-même
s
2
Règles de Remplissage
1s
2s
3s
4s
5s
6s
1. Principe d’Exclusion de Pauli = 2 e- ne peuvent pas avoir le même quadruplet de nb quantiques
2. Règle de KLECHKOWSKI = Niveaux d’énergie par ordre de n + l croissant
=> On remplit au max en commençant par les plus basses énergies = Etat fondamental
=> Tous les e- d’une même sous-couche ont la même énergie
3. Règle de HUND = Maximum de spin parallèles dans la dernière sous-couche
=> Dégénérescence d’un niveau d’énergie = Lorsque plusieurs combinaisons sont possibles…
2p
3p
4p
5p
3d
4d
5d
4f
Electrons de Valence
- Valence = Couche Externe – à partir du n le plus grand (peut-inclure des (n-1)d au passage
- Cœur = à l’intérieur de la couche de valence
III
III. Classification Périodique (Voir Poly)
=> Respecte la règle de remplissage de Klechkowski…
1s1
L1 : 2 éléments
1s2
Bloc 2s
Bloc 2p (6 éléments)
L2 : 8 éléments
Bloc 3s
Bloc 3p (6 éléments)
L3 : 8 éléments
Bloc 4s
Bloc 3d (10 éléments)
Bloc 4p (6 éléments)
L4 : 18 éléments
Bloc 5s
Bloc 4d (10 éléments)
Bloc 5p (6 éléments)
L5 : 18 éléments
Bloc 6s
Résumé de cours – CM2
CM 2 – Structure de l a Molécule – 1 / 1
Principe :
=> Représenter la couche de valence, c’est elle qui va réagir avec les molécules voisines…
Représentation de Lewis :
=> Un point pour un éléctron isolé / un trait pour un doublet (non) liant)
Liaison de Covalence :
=> Mise en Commun de 2 électrons de valence de 2 atomes différents
Règle de l’
l’Octet :
=> Sur les 2e et 3e ligne, 8 électrons sur la dernière couche
Valence d’
d’un Atome :
=> Nombre d’e- libre sur la couche de valence (ex : Oxygène O => 6)
Covalence d’
d’un Atome :
=> Nombre de liaisons possibles (avec l’octet, par ex O => 2 seulement)
Charge Formelle :
=> Excès ou défaut de charge dans la molécule par rapport à lorsqu’il est seul
Hypervalence :
=> A partir de la 3e ligne, possibilité de mettre plus que 8 e- dans la dernière couche
Mésomérie :
=> Lorsqu’il y a plusieurs solutions possibles => Moyenne entre toutes…
Formule Développée :
=> Complète avec Tout / Semi-développée = Sans les H / Brute = CH3CONH2
H
Exemples
Exemples :
F
H
O
C
H
O
O
S
F
C
O
F
F
O
O
O
F
F
O
O
C H3
H
O
C
C
H
NH2
O
C
H
N
H