Activité : Les gaz nobles-règle du duet et de l`octet

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Activité : Les gaz nobles-règle du duet et de l’octet-formation des ions
I) DOCUMENTS
Document 1 : Les gaz nobles
Jusqu'à la fin du XIXème siècle, pour les scientifiques, l’air été constitué uniquement d’azote et d’oxygène.
C’est seulement en 1893 que le physicien anglais John William Strutt, Lord Rayleigh (1842-1919) suspecta la
présence d’un autre gaz dans un échantillon d’azote extrait de l’air et c’est au chimiste anglais, William Ramsay
(1852-1916) que l’on doit d’avoir isolé les gaz nobles.
En faisant réagir un métal comme le calcium avec un échantillon de diazote provenant de l’air, Ramsay constata
que près d’un pour cent (en volume) du gaz ne donnait lieu à aucune réaction. Si le diazote avait été pur, il
aurait réagi complètement. A cause de l’inertie de ce gaz, Ramsay lui donna le nom d’argon, du mot grec
signifiant paresseux. En outre, il découvrit que le gaz résiduel était constitué de 5 composants. A côté de
l’Argon, il y avait aussi, mais en quantités beaucoup plus faibles, de l’hélium (soleil), du néon (nouveau), du
krypton (caché) et du xénon (étrange).
En 1904, pour ces découvertes, lord Rayleigh reçu le prix Nobel de physique et Ramsay, le prix Nobel de chimie.
Lord Rayleigh
Sir William Ramsay
Comme Ramsay l’a déterminé il y a plus d’un siècle déjà, il y a donc près de 1% de gaz nobles dans
l’atmosphère Toutefois il s’agit essentiellement d’argon (9300 ppm*). Les autres gaz nobles sont présents mais
en très faibles quantités. Ces faibles quantités justifient le fait qu’on désigne encore souvent ces gaz sous le
nom de « gaz rares ».
*L’unité ppm représente des parts par millions ; ainsi 9300 ppm d’argon signifie que, par lot de 1 million
d’entités, 9300 de celles-ci sont des atomes d’argon.
D’après Mc QUARRIE et ROCK, traduction P.DEPOVERE, chimie générale, Bruxelles, DE Bœck Université,
p. 965, 1992
Document 2
A l’état naturel, seuls les éléments tels que l’hélium, le néon l’argon… existent à l’état atomique : ils sont
appelés gaz nobles, parce qu’ils sont gazeux dans les conditions ordinaires de température et de pression et
qu’ils ne se combinent chimiquement avec quasiment aucune autre espèce. C’est pour cela que les gaz nobles
furent longtemps appelés « gaz inertes ».
N.B. Malgré la très grande stabilité du Xénon, en 1962 Neil Bartlett réussi à synthétiser des composés du xénon
et du fluor (XeF2, XeF4).
D’après Physique Chimie 2nde aux éditions hachette éducation, édition 2010

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II) ACTIVITE
1. Pourquoi Ramsay donna-t-il au gaz qu’il découvrit le nom d’Argon, signifiant paresseux en grec ?
Pourquoi les gaz nobles sont-ils aussi parfois appelés « gaz rares » ou « gaz inertes » ?
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2. Compléter le tableau ci-dessous en indiquant la formule électronique des gaz noble hélium (He), Néon
(Ne) et argon (Ar)
Atome de gaz noble
Z
Formule électronique
Hélium (He)
2
Néon (Ne)
10
Argon (Ar)
18
Krypton (Kr)
36
K2L8M18N8
Xénon (Xe)
54
K2L8M18N18O8
3. Que constate-on en ce qui concerne la structure de la couche électronique externe des gaz rares ?
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4. On constate qu’au cours des transformations chimiques l’atome de lithium Li (Z=3) à tendance à
former l’ion lithium Li+. De même l’atome de magnésium Mg (Z=12) à tendance à former l’ion
magnésium Mg2+. L’atome d’aluminium Al (Z=13) à tendance à former l’ion aluminium Al3+ et l’atome
de soufre S (Z=16) à tendance à former l’ion sulfure S2-. Compléter le tableau ci-dessous.
Atome
Formule électronique
de l’atome
Ion correspondant
Formule électronique
de l’ion correspondant
lithium Li (Z=3)
ion lithium Li+
magnésium Mg (Z=12)
ion magnésium Mg2+
aluminium Al (Z=13)
ion aluminium Al3+
soufre S (Z=16)
ion sulfure S2-
5. Que constate-t-on en ce qui concerne la structure électronique externe des ions figurant dans le
tableau ci-dessus ?
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6. En fait les structures électroniques externes en duet et en octet sont particulièrement stables.
Expliquer alors pourquoi les atomes de lithium, magnésium, aluminium et oxygène ont plutôt
tendance à former respectivement les ions Li+, Mg2+, Al3+ et S2- que, par exemple, les ions Li2+, Mg- , Al+
ou S3-
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7. Recopier ci-dessous la règle du duet et de l’octet se trouvant § 2.2 à la page 73 de votre livre.
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8. En utilisant la règle du duet et de l’octet prévoir la formule chimique des ions formés par les atomes
suivants :
 beryllium (Be; Z= 4);
 fluor (F ; Z= 9) ;
 sodium (Na ; Z=11);
 calcium (Ca ; Z=20);
 oxygène (O ; Z= 8) ;
 chlore (Cl ; Z=17).
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