Structure de l’atome

Structure de l’atome

Compétences :

Développer des modèles simples pour expliquer des faits d’observation (modèle de l’atome),

Rappels

Atome → Element chimique → symbole chimique → formule chimique d’une molécule Réaction chimique # changement d’état

Nouveau modèle de l’atome

Schéma de la structure lacunaire de l’atome :

Principe de la neutralité électrique :

Un atome doit toujours avoir autant d’électrons que de protons Lacunaire : structure en couches.

Au centre, le noyau, autour, les électrons sont répartis sur des couches qui forment des « sphères » comme des « poupées russes ». Chaque couche peut contenir un nombre maximum d’électrons.

Lorsqu’elle est pleine, on dit qu’elle est saturée.

Informations sur le noyau : éléments chimiques / symbole et structure du noyau.

Propriétés du modèle :

A

ou nombre de nucléons ( neutrons + protons )

Z

1

1H ⁴₂He

7

3Li ⁹₄Be ¹¹₅ B ¹²₆C ¹⁴₇ N ¹⁶₈ O ¹⁹₉F ²⁰₁₀Ne

23

11Na²⁴₁₂Mg ²⁷₁₃Al ₁₄²⁸Si ³¹₁₅P ₁₆³²S ³⁵₁₇Cl ⁴⁰₁₈Ar

39

19K ⁴⁰₂₀Ca ⁴⁵₂₁Sc ⁴⁸₂₂Ti ⁵¹₂₃V ₂₄⁵²Cr ⁵⁵₂₅Mn⁵⁶₂₆Fe ⁵⁹₂₇Co ⁵⁸₂₈Ni ⁶³₂₉Cu ⁶⁴₃₀Zn ⁶⁹₃₁Ga⁷⁴₃₂Ge ⁷⁵₃₃As ₃₄⁸⁰Se ⁷⁹₃₅Br ⁸⁴₃₆Kr

Remarque importante : On peut constater que le nombre de protons correspond aussi au numéro atomique : c’est le numéro de la case où est placé chaque élément dans le tableau.

2 He

5

Protons Neutrons

Electrons Noyau

Nucléons

Nucléons

et

Exercice :

Symbole Protons Neutrons Electrons Symbole Protons Neutrons Electrons

?

? He 2 2 ^? ₄ ^? 5

?

? Na 12 11 _? ^{1 H}

7

3 Li ?

? O 8 8

12

6 ? 11

? B 6

De l’atome aux molécules

Répartition des électrons autour du noyau

Niels Bohr se doutait que les électrons ne devaient pas tourner n’importe comment autour du noyau mais ils devaient certainement être répartis sur des couches autour du noyau (structure lacunaire).

D’après son modèle, la couche la plus près du noyau (couche N°1) ne peut contenir que deux électrons.

La couche suivante (couche N°2) peut en contenir huit ce qui fait un total de 10 électrons avec les deux premiers de la couche N°1.

La couche N°3 peut elle aussi contenir 8 électrons.

Soit un total de 18 électrons au maximum.

Règle importante :

Une couche ne peut recevoir des électrons QUE si la ou les couches inférieures sont déjà saturées !!!!

On ne peut pas placer des électrons sur la couche N°3

si la couche 1 ne contient pas 2 électrons et la couche 2, 8 électrons.

Noyau 1

2 3

7

9 5

10

6 4

8

14 13 11

17 18

16

15

12 Noyau

1

2

Noyau 1

2 3

5 10

6 4

8

7 9

Niels Bohr a pu alors faire le lien entre la structure des atomes et leur nombre d’électrons.

Il a alors remarqué que les atomes devaient certainement avoir une tendance naturelle à avoir 2 ; 10 ou 18 électrons. c’est à dire, faire en sorte d’

avoir une couche extérieure d’électrons saturées !

Ce fût une révolution pour la chimie !!!

On peut alors faire un lien entre la disposition des électrons et les propriétés chimiques des atomes.

Les atomes agissent les uns sur les autres afin de se rapprocher de 2 / 10 ou 18 électrons.

Pour cela ils peuvent :

- emprunter des électrons et se rapprocher de 2 / 10 ou 18. ( exemple le Chlore : ³⁵₁₇Cl ; ¹⁶₈O)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

16

8O ³⁵₁₇Cl

On voit ici que l’oxygène et le chlore veulent récupérer des électrons pour avoir une couche extérieure saturée : la couche N°2 pour l’oxygène et la couche N°3 pour le chlore.

Il faut pour cela que l’Oxygène trouve 2 électrons à un atome qui veut bien les lui prêter ! Quant au Chlore, il va faire des pieds et des mains pour trouver un électron !

On comprend ainsi que l’oxygène et le chlore ne réagissent pas l’un sur l’autre, ils cherchent tous les deux à récupérer des électrons.

- prêter des électrons et se rapprocher de 2 / 10 ou 18. ( exemple le Sodium : ²³₁₁Na ; ⁴⁰₂₀Ca)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Ici c’est le contraire !

Le sodium va vouloir se « débarrasser » d’un électrons pour avoir comme couche externe la couche N°2 qui est déjà saturée. Quant au calcium, il est prêt à donner deux électrons.

Ces « échanges » d’électrons entre ceux qui cherchent à gagner des électrons et ceux qui sont prêt à en donner permet de comprendre les structures des molécules.

Exemples :

Na ↔ Cl

Le sodium Na prête un électron au Chlore : Chlorure de Sodium

NaCl

Cl ↔ Ca ↔ Cl

Chaque chlore n’emprunte qu’un seul électron au calcium qui souhaite se débarrasser de deux électrons.

La molécule qui se forme est donc

CaCl

23

11Na ⁴⁰₂₀Ca