Chapitre 1

De l’atome à l’élément chimique

• animation sur l'atome

I. Constitution de l’atome

1. L’atome est constitué d’un noyau central entouré de vide , dans lequel des électrons sont en mouvement 2. Le noyau est constitué de particules appelées nucléons . Il existe 2 sortes de nucléons : les protons et les neutrons 3. Les atomes sont représentés par des symboles chimiques . On en trouve la liste dans la classification périodique des éléments

4. Représentation symbolique du noyau

• Le numéro atomique est égal au nombre de protons contenus dans le noyau . Il est noté Z

• Le nombre de nucléons est noté A• On représente le noyau d’un atome de

symbole X en notant en bas et à gauche du symbole son numéro atomique Z et en haut à gauche son nombre de nucléons A

Le noyau d’un atome contient Z protons , et A-Z neutrons

Exercices n° 1 p 45 , 12 p 47

5.La masse des particules dans l’atome

La masse de l’électron est négligeable par rapport à celle des nucléons , donc la masse de l’atome est concentrée dans son noyau

6. Charge électrique des particules de l’atomeOn la note q , on la mesure en Coulomb (C)Charge d’un proton : q(proton) = 1,6.10-19CCharge d’un électron : q(électron) = -1,6.10-19CCharge d’un neutron : q(neutron) = 0 C• Un proton porte une charge électrique positive (+)• L’électron porte une charge électrique négative (-)• Les neutrons ne possèdent pas de charge électrique • L’atome est électriquement neutre • Un atome qui contient Z protons , contient aussi Z

électrons .

protons électrons neutrons

1123Na

1531P

1939K

exemples

exemples

1. Quelle est la composition d’un atome de Silicium noté ?

2. Combien de nucléons y a – t – il dans un atome d’oxygène ??

3. Quelle est la différence entre les symboles: C , O , CO , Co ?Exercices 11 , 12 p 47 , 22 , 23 p 48

Correction exercices de la fiche

1. L’atome de silicium contient 15 protons et (31 – 15) = 16 neutrons dans son noyau .

2. Dans un atome d’oxygène , il y a 16 nucléons3. C désigne un atome de carbone , O désigne

un atome d’oxygène , CO désigne une molécule de monoxyde de carbone et Co désigne un atome de Cobalt .

7. Le nuage électroniqueLes électrons se répartissent sur des couches électroniques notées K ,L ,M ….Chaque couche ne peut contenir qu’un nombre limité d’électrons qui varie selon la couche :

Les électrons remplissent progressivement les couches électroniques jusqu’à saturation de chaque couche . On remplit d’abord la couche K, puis la L , puis la M.

couche K L M

Nombre maximal d’électrons de la couche 2 8 8

Exemple:

L’atome de sodium contient 11 électrons , il y en aura donc : • 2 sur la couche K• 8 sur la couche L• 1 sur la couche M

8. Structure électronique de l’atome

La répartition des électrons se nomme la structure électronique de l’atome . La dernière couche de la structure électronique contenant des électrons est appelée couche externe Exemple : la structure électronique de l’atome de sodium est (K)2 (L)8 (M)1 , il y aura 1 seul électron sur la couche externe

n° 13 ,14 , p 47

II. Les ions monoatomiques

1. DéfinitionUn ion monoatomique est formé par un atome qui a gagné ou perdu 1 ou plusieurs électronsExemple : l’ion oxyde O2- provient d’un atome d’oxygène qui a gagné 2 électrons Dans un ion , le nombre d’électrons n’est plus égal au nombre de protons . Par contre , ni le numéro atomique Z, ni le nombre de masse A , donc ni le noyau , ne sont modifiés .Un ion polyatomique est constitué d’un groupe d’atomes dont l’ensemble a gagné ou perdu un ou plusieurs électrons .

2. Charge d’un ionUn atome est électriquement neutre . S’il perd des électrons (négatifs) , il devient chargé positivement , c’est un ion positif appelé cation .Exemples: Cu2+ est l’ion cuivre (II) Na+ est l’ion sodium Fe2+ est l’ion fer (II) ou ion ferreux Fe3+ est l’ion fer (III) ou ion ferriqueRemarques : les métaux forment toujours des ions positifs .Un même métal peut former parfois plusieurs types d’ions .

Si un atome gagne des électrons (négatifs) , il devient chargé négativement , c’est un ion négatif appelé anion Exemples : Cl- est l’ion chlorure O2- est l’ion oxyde Charge électrique d’un ion : q(e-) = - 1,6 x 10-19 Cq(Cl-) = 2 x ( -1.6 x 10 -19) C = -3,2 x 10 -19 Cq(Mg 2+ ) = 2 x 1.6 x 10 -19 C = + 3,2 x 10 -19 C

• http://phys.free.fr/ions.htm

• Exercices 16 , 19 p 47

http://www.ostralo.net/3_animations/swf/entite_monoatomique.swf

3. Les composés ioniques

Un composé ionique est formé d’anions et de cations , liés par une force d’attraction appelée liaison ionique Exemple : Le chlorure de sodium contient des ions Cl- liés à des ions Na+

Les composés ioniques sont électriquement neutres; ils comportent donc un nombre égal de charges positives et de charges négativesExemples : Le chlorure de sodium contient des ions chlorure Cl- et des ions sodium Na+ :

le chlorure de sodium contient un ion chlorure Cl -

pour un ion sodium Na+

Le fluorure de calcium contient 2 ions fluorure F –pour 1 ion calcium Ca2+ L’hydroxyde de cuivre(II) contient 2 ions hydroxyde HO - pour un ion Cuivre II Cu2+

La formule d’un composé ionique indique la proportion d’ions positifs par rapport au nombre d’ions négatifs ; Dans cette formule , par convention , l’ion positif est toujours mis en premier .Exemples : NaCl , CaF2 , Cu(HO)2

Remarque : On n’écrit pas 1 dans une formule chimique

N° 27 p 48

III. Les isotopes :Des isotopes sont des atomes ayant par le même numéro atomique Z et des nombres de nucléons A différents donc un nombre de neutrons A – Z différents.Exemple : Il existe 2 isotopes du Chlore 37

Cl , le noyau de cet atome contient 1717 protons et 20 neutrons . 35

Cl le noyau de l’isotope 35 du chlore 17 contient 17 protons et 18 neutrons

Dans la nature , il existe naturellement 25% de chlore 37 et 75 % de chlore 35 , d’où le nombre de masse du chlore égal à 35,5 .

Exercices n° 20 , 30 p 48

La plupart des éléments possède un ou plusieurs isotopes . La plupart sont stables , d’autres sont radioactifs et se décomposent au fil du temps en donnant de nouveaux noyaux , donc des éléments différents