I- La structure de l`atome - leprof

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I- La structure de l’atome
1- Etude d’un texte de Georges CHARPAK
Lire le texte puis répondre à la question 1 :
« Lorsque j'entrai au laboratoire dirigé par Joliot au Collège de France, la connaissance que j'avais de la
structure de la matière ne devait guère dépasser celle acquise par un lycéen de 1993 abonné à de bonnes
revues de vulgarisation. Je les résume rapidement : la matière est composée d'atomes, eux-mêmes constitués
de noyaux entourés d'un cortège d'électrons. Les noyaux portent une charge électrique positive qui est de
même valeur et de signe opposé à la charge des électrons qui gravitent autour du noyau. La masse d'un atome
est concentrée dans le noyau. (...)
Le noyau de l'hydrogène, ou proton, porte une charge électrique positive. Celui-ci a un compagnon, le
neutron, qui est neutre électriquement et a sensiblement la même masse. Tous deux s'associent de façon très
compacte pour constituer les noyaux qui sont au cœur des atomes peuplant notre univers. Ils s'entourent d'un
cortège d'électrons dont la charge compense exactement celle des protons. En effet, la matière est neutre,
sinon elle exploserait en raison de la répulsion qu'exercent l'une sur l'autre des charges de même signe,
positif ou négatif. Il faut avoir en tête l'échelle des dimensions. Le diamètre d'un atome est voisin d’un
centième de millionième de centimètre. Celui d'un noyau est cent mille fois plus petit. On voit donc que
presque toute la masse d'un atome est concentrée en un noyau central et que, loin sur la périphérie, se trouve
un cortège qui est fait de particules de charge électrique négative, les électrons. C'est ce cortège seul qui
gouverne le contact des atomes entre eux et donc tous les phénomènes perceptibles de notre vie quotidienne,
tandis que les noyaux, tapis au cœur des atomes, en constituent la masse. »
Georges CHARPAK, Extrait de « La vie à fil tendu »
Question 1 : Compléter le tableau suivant :
Particules citées dans le texte
Où les trouve-t-on (noyau ?
atome,)
Quelle est leur charge électrique ?
Question 2 : Répondre aux questions suivantes :
Quelle est la taille approximative d’un
atome (exprimée en mètre)?
Quelle est la taille approximative d’un
noyau (exprimé en mètre) ?
Comparer la masse d’un nucléon ( proton
ou neutron ) à celle d’un électron
Que peut-on en conclure quant à la
répartition de la masse dans les atomes
De quoi est constitué l’atome
d’hydrogène ?
NOM :
Activité
Documentaire 06
Constitution des éléments chimiques

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2- A retenir …
Compléter le texte suivant avec les mots :
Un atome est constitué d'une partie centrale : ……………………… autour duquel gravitent des particules :
les ………………………..
Le noyau d'un atome est constitué de particules appelées …………………………..
Il existe deux sortes de nucléons :
- les protons qui ont une charge électrique ……………………….
- les neutrons qui n’ont pas de charge électrique : on dit qu’ils sont …………………………..
Les électrons ont une charge électrique ………………………………….. .
Les atomes sont électriquement ……………………donc le nombre d'électrons est …………………..
au nombre de protons
La masse d’un électron est …………………………….. par rapport à la masse d’un nucléon donc la masse
d’un atome est essentiellement concentrée dans son noyau.
Le diamètre d’un noyau est environ 100 000 fois plus ………………………… que le diamètre d’un atome :
La matière est surtout constituée de vide. On dit qu’elle a une structure …………………………
II- Répartition électronique dans l'atome
1- Répartition des électrons
Les atomes sont constitués d'un noyau atomique (constitué de protons et de neutrons) autour duquel gravitent
des électrons. Ces électrons ne se répartissent pas anarchiquement, mais adoptent une structure particulière,
appelée structure électronique.
C'est donc à cette structure que nous allons nous intéresser ici. La structure électronique d'un atome permet
d'expliquer ses propriétés chimiques, ou encore sa manière de se lier avec les autres atomes dans les
molécules.
Pour un atome correspondant à l'élément de numéro atomique Z , il y a Z électrons qui se déplacent autour du
noyau . De quelle façon sont-ils répartis ?
1.a) les couches électroniques
On répartit les électrons selon l'énergie qu'il faut fournir pour les extraire de l'atome.
Les électrons, qui nécessitent la même énergie pour être extraits de l'atome, appartiennent au même niveau
d'énergie.
La structure électronique d'un atome se compose de différentes couches. Les électrons sont répartis dans ces
couches, appelées couches électroniques
Chaque couche électronique est caractérisée par un numéro n.
La couche de numéro n a pour nom une lettre majuscule qui dépend de la valeur de n
Valeur de n
1
2
3
4
Nom de la couche
K
L
M
N
1.b) Règles de répartition
Première règle -. Chaque couche électronique contient un nombre limité d'électrons : la couche de numéro n
électrons
négligeable
neutres
petit
lacunaire
positive
noyau
négative
neutres
égal
nucléons

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contient au maximum 2 n2 électrons (principe de Pauli)
Une couche est dite "saturée" si elle contient son nombre maximum d'électrons.
Valeur de n
1
2
3
4
Nom de la couche
K
L
M
N
nombre maximum d'électrons
*Deuxième règle : règles de remplissage des couches électroniques (valables pour un nombre d'électrons
compris entre 1 et 18)
Dans un atome ou dans un ion monoatomique situé dans son état le plus stable (atome ou ion sans interaction
avec d'autres atomes ), appelé "état fondamental", les électrons (pour un nombre compris entre 1 et 18) se
répartissent sur les diverses couches de la façon suivante :
- d'abord sur la couche K jusqu'à saturation (c’est à dire…….. électrons au maximum).
- puis sur la couche L jusqu'à saturation (c'est à dire …… électrons au maximum).
- puis sur la couche M jusqu'à 8 électrons (la couche M n'est alors pas encore saturée).
La dernière couche occupée par des électrons est appelée " couche externe ": les électrons de la couche
externe sont appelés "électrons périphériques ".
Les autres couches sont appelées "couches internes".
Remarque importante: ce sont seulement les électrons périphériques qui participent aux transformations
chimiques. 1.c) Représentation de la structure électronique d'un atome ou d'un ion monoatomique :
La formule électronique
Pour spécifier la répartition des électrons sur les différentes couches électroniques d'un atome ou d'un ion
monoatomique, on utilise une écriture conventionnelle appelée formule électronique ou configuration
électronique
Pour représenter la structure électronique d'un atome
* on écrit entre parenthèses la lettre qui correspond à chaque couche * on indique, en exposant, le nombre
d'électrons de cette couche
* les couches vides ne sont pas mentionnées
Exemples : oxygène : Z = 8 s'écrit (K)2 (L)6
Applications :
carbone : Z = 6 s'écrit ……………………….
silicium : Z = 14 s'écrit ……………………….
sodium : Z = 1 1 s'écrit ……………………….
magnésium : Z = 12 s'écrit ……………………
Chlore : Z = 17 s'écrit ……………………….
phosphore : Z = 15 s'écrit …………………….
hélium : Z = 2 s'écrit ………………………..

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2- Applications
2.a) Remplir le tableau ci dessous à partir de la liste des noms d'atomes par ordre
alphabétique ( voir en annexe)
Z
1
2
3
4
5
6
7
8
9
symbole
Z
10
11
12
13
14
15
16
17
18
symbole
2.b) compléter le tableau ci-dessous ; pour chaque élément indiquez
- Le numéro atomique Z
- La structure électronique
H
.....
...................
He
.....
...................
Li
.....
...................
Be
.....
...................
B
.....
...................
C
.....
...................
N
.....
...................
O
.....
...................
F
.....
...................
Ne
.....
...................
Na
.....
...................
Mg
.....
...................
Al
.....
...................
Si
.....
...................
P
.....
...................
S
.....
...................
Cl
.....
...................
Ar
.....
...................
Liste des noms d'atomes par ordre alphabétique
Noms
Aluminium
Argon
Azote
Béryllium
Bore
Carbone
Symboles
Al
Ar
N
Be
B
C
Z
13
18
7
4
5
6
Noms
Chlore
Fluor
Hélium
Hydrogène
Lithium
Magnésium
Symboles
Cl
F
He
H
Li
Mg
Z
17
9
2
1
3
12
Noms
Néon
Oxygène
Phosphore
Silicium
Sodium
Soufre
Symboles
Ne
O
P
Si
Na
S
Z
10
8
15
14
11
16