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Animation sur l’histoire du modèle atomique
Animation :
représentation de quelques atomes
L’atome est constitué d’un
noyau et d’électrons qui se déplacent autour. vidéo
Le noyau de l’atome est
constitué de particules élémentaires : les
protons et les neutrons désignés sous
le nom de nucléons.
Les protons sont chargés
positivement : qp = e
=+1,6.10-19 C,
C est le symbole de
l’unité de charge électrique : le coulomb
Le proton possède la plus
petite charge électrique positive, appelée charge élémentaire e.
La masse du proton est mP =
1, 67.10-27 kg.
Les neutrons, particules
neutres électriquement (charge nulle, qn
= O C) , ont une masse voisine de celle du proton donc mn = mp = 1,67x10-27 kg.
Le nombre de protons du noyau
s’appelle nombre de charge ou numéro atomique et se note Z.
Le nombre de neutrons se note
N.
Le nombre total de nucléons,
noté A est tel que : A = Z + N
Un électron est beaucoup plus
léger qu’un nucléon.
Sa masse est me =
9,1.10-31 kg.
Le rapport entre la masse d’un
nucléon (proton ou neutron) et d’un électron est :
m(nucléon)/mélectron = (1 ,67x10-27/9,10x10-31)
= 1,83x103
Sa charge électrique est
l’opposée de la charge élémentaire ‘e’ :
qe
= –e = -1,6.10-19C.
Un atome étant électriquement
neutre, il possède autant de protons (+) que d’électrons (-).
Un atome est symbolisé par une
ou deux lettres. La première s’écrit toujours en majuscule et la deuxième en
minuscule. Le symbole correspond souvent au début du nom de l’atome mais
certains sont issus du nom latin comme K(kalium) symbole du potassium.
Symbole de l’atome : c
A représente le nombre de nucléons, Z le
nombre de protons, il y a N = A-Z neutrons dans le noyau.
exemple : l’ atome de sodium  possède :
A = 23 nucléons
Z = 11 protons donc 11
électrons puisque l’atome est électriquement neutre
N = A-Z =23-11 = 12 neutrons.
matome = mnoyau
+ mélectrons
= (Z.mp +
N.mn) + Z.me
Si on néglige la masse des
électrons devant celle des protons (mp/me
= 1835)
alors la masse approchée de
l’atome est égale à la masse de son noyau:
matome
= Z. mp
+ N. mn » A.mnucléons
exemple : l’ atome de sodium
matome = mnoyau
+ mélectrons
= (Z.mp +
N.mn) + Z.me
matome = (11x1,67x10-27+12x1,67x10-27)
+ 11x9,1x10-31
matome
= 3,84x10-26 kg
Masse approchée :
matome = A.mnucléons
= 23x1,67x10-27 = 3,84x10-26 kg
Le noyau d’un atome a un rayon
de l’ordre de 10-15 m. L’atome peut être considéré comme une
sphère de rayon 10-10 m. Le rayon du noyau est environ 100 000
fois plus petit que celui de l’atome :
R(atome)/R(noyau) =10-10/10-15
= 105
Tout comme le système solaire,
l’atome a une structure lacunaire.
Un ion monoatomique est un
atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.
Un atome qui perd des électrons
devient chargé positivement : c’est un  cation.
Exemple : L’atome
de lithium a pour symbole :
Le
cation lithium à pour symbole :
Il a perdu un électron par
rapport à l’atome de lithium. Sa charge électrique vaut :
q(atome) = 3.q(proton) +
2.q(électron) = 3.e + 2.(-e) = +e > 0 C
Le cation sodium Na+ ;
le cation magnésium Mg2+ ; le cation aluminium Al3+
Un atome qui gagne des électrons
devient chargé négativement : c’est un anion.
Exemple : l’atome de
soufre a pour symbole
l’anion sulfure S2-
a pour symbole
Il a gagné deux électrons par
rapport à l’atome de soufre. Sa charge électrique vaut :
q(atome) = 16.q(proton) +
18.q(électron) = 16.e + 18.(-e) = -2e < 0 C
Exemple vidéo : composition
de Cl- et Mg2+
Un ion polyatomique
est constitué de plusieurs atomes le tout ayant gagné ou perdu un ou
plusieurs électrons.
Exemple :
- l’anion
sulfate S042- est constitué d’un atome de soufre, de 4
atomes d’oxygène le tout ayant gagné 2 électrons
- le cation ammonium NH4+ est
constitué d’un atome d’azote de 4 atomes d’hydrogène le tout ayant perdu 1
électron.
Les composés ioniques sont des
corps solides constitués d’ions positifs et négatifs. Ils sont électriquement
neutres, ils sont composés d’autant de charges positives que de charges
négatives.
La formule d’un composé ionique
ne fait pas apparaître les charges.
Exemple :
le chlorure de sodium solide de
formule NaCl est constitué de cation sodium Na+
et d’anion chlorure Cl-. En dissolvant du chlorure de sodium dans
l’eau on obtient une solution notée (Na+(aq),Cl-(aq))
le fluorure d’aluminium AlF3
est composé d’un ion aluminium de formule Al3+ et de 3 ions
fluorure F-. Une solution de fluorure d’aluminium serait
notée : (Al3+(aq), 3Cl-(aq))
Exemple vidéo de
composition d’atomes et d’ions
Au cours du XX° siècle, les
scientifiques ont élaboré un modèle de l’atome plus riche que le modèle de
Rutherford, permettant d’interpréter la formation des ions et des molécules.
1) Les couches électroniques : vidéo
Les électrons sont en mouvement
autour du noyau : on parle de « cortège électronique » du
noyau.
Les électrons d’un atome se
répartissent dans des couches électroniques.
Chaque couche est représentée
par une lettre ; pour les atomes dont le numéro atomique est inférieur à
19, les couches occupées sont les couches K, L et M.
La dernière couche occupée
s’appelle la couche externe. Les électrons qui l’occupent sont appelés les
électrons périphériques de l’atome.
Une couche électronique ne peut
contenir qu’un nombre limité d’électrons : 2 électrons sur la couche
K ; 8 électrons sur la couche L ; 18 électrons sur la couche
M ;
Une couche contenant un nombre maximal
d’électrons est dite saturée.
Les électrons commencent par
occuper la couche K puis la L et enfin la M. Ils ne peuvent se placer
sur une nouvelle couche si la précédente n’est pas pleine.
Le résultat de la répartition
des électrons se nomme la structure électronique de l’atome.
La structure électronique est
composée des lettres correspondant aux couches K,L,M. Les lettres sont
écrites entre parenthèse. On indique le nombre d’électrons qu’elles
contiennent en exposant.
Exemple de structure
électronique :
l’atome d’oxygène O qui possède
8 électrons : Z = 8 , (K)2 (L)6
l’atome de carbone C qui
possède 6 électrons : Z =
6 , (K)2 (L)4
l’ion chlorure, Cl-, nombre de proton Z = 17, il a gagné 1 électron, il possède
donc 17+1 = 18 électrons : (K)2(L)8(M)8
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vu en cours
ou TP
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code
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Compétences
attendues : ce que je dois savoir (♥) ou savoir faire.
En italique : vu en général en TP
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Commentaire
éventuel (rajouté par l’élève) :
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Mon
évaluation :
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Les
éléments chimiques présents dans l’univers
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U13♥SA10
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Je connais la constitution
d’un atome et de son noyau.
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U14♥SA11
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Je connais et je sais
utiliser le symbole AZX.
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U15♥SA12
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Je sais que l’atome est électriquement neutre.
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U16♥SA13
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Je connais le symbole de
quelques éléments
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U17♥
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Je sais que la masse de l’atome est pratiquement égale à celle de
son noyau.
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U18♥SA14
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Je sais que le numéro atomique caractérise l’élément.
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U19-SA15
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Je sais mettre en oeuvre un protocole pour identifier des ions.
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U20
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Je sais pratiquer une démarche expérimentale pour
vérifier la conservation
des éléments au cours d’une réaction
chimique.
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U21-
SA16
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Je sais dénombrer les électrons de la couche externe.
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Il
faut écrire la structure électronique sur les couches KLM
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