LYCEE RUE TAIEB ELMHIRI MENZEL TEMIME
COURS -1 : MODELES SIMPLES DE DESCRIPTION DE L’ATOME
SCIENCES PHYSIQUES : CLASSES : 2 SCIENCES T-BACCARI
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A. UN MODELE DE L’ATOME : NOYAU ET ELECTRONS
I. ACTIVITE-A
1) Définir un atome ; une molécule et un ion simple. En donner des exemples.
2) De quoi est formé un atome ?
3) Le noyau d’un atome est formé de proton(s) et de neutron(s).
a) Enumérer le nombre de particules contenues dans un atome.
b) Quel renseignement peut-on tirer du nom « neutron » ?
c) Sachant qu’un atome contient autant de protons que de neutrons, déterminer le signe et la valeur de la charge d’un proton.
4) Le noyau de l’atome d’hydrogène contient un proton et un neutron.
a) Calculer la masse m1 d’un noyau d’hydrogène.
b) Calculer la masse m2 de l’atome d’hydrogène. Conclure.
On donne : La masse
de lʹélectron est 9,109. 10 kg du proton est 1,6726. 10 kg du neutron est 1,675. 10 kg
II. RESULTAT-A
L’atome est constitué : dʹun noyau contenant des nucléons: des protons des neutrons dʹun nuage dʹélectrons
La charge
⎩
⎨
⎧de lʹatome est nulle du neutron est nulle du proton est (+e = 1,6. 10 C ) de lʹélectron est (−e = −1,6. 10 C)
; La masse
de lʹélectron est 9,109. 10 kg du proton est 1,6726. 10 kg du neutron est 1,675. 10 kg
III. EVALUATION-A
On donne la composition de l’atome d’oxygène (O):
p = 8 n = 8 e = 8 1) Calculer la charge de l’atome. Conclure.
2) Montrer que la masse de l’atome est concentrée en son noyau.
B. NOMBRE DE CHARGE Z ET NOMBRE DE MASSE A
I. ACTIVITE-B
On donne les compositions des atomes suivants : Hydrogène(H):
p = 1 n = 1 e = 1
; Hydrogène (H):
p = 1 n = 2 e = 1
; Oxygène (O):
p = 8 n = 8 e = 8
; Oxygène (O):
p = 8 n = 9 e = 8 Carbone (C):
p = 6 n = 6 e = 6
; Carbone (C):
p = 6 n = 8 e = 6
; Hélium (He):
p = 2 n = 2 e = 2
; Azote (N):
p = 7 n = 7 e = 7
1) Qu’est ce qui différentie un noyau d’un autre ? En déduire une représentation symbolique de chacun d’eux.
2) Qu’est ce qui différentie les atomes de l’hydrogène ? En déduire un nom qui les qualifie.
Réponse :
1) Le nombre de nucléons (protons et neutrons). On les représente par H; H; O; O; C; C; He; N
2) Les atomes d’hydrogène diffèrent par le nombre de neutrons : ce sont deux isotopes de l’hydrogène.
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Page 2 sur 4 II. RESULTAT-B
Le noyau est représenté par le symbole X ∶
X ∶ symbole de lʹatome correspondant Z ∶ le nombre de protons ∶ nombre de charge
A ∶ le nombre de nucléons: nombre de masse
Les isotopes sont des atomes ayant un même nombre de protons et des nombres de neutrons différents.
A l’état fondamental, l’atome renferme autant de protons que d’électrons.
III. EVALUATION-B
Exercice .1 : Pour chacun des noyaux des atomes d’hydrogène et de carbone, calculer les valeurs de 1) la masse, en gramme. En déduire une justification du nom « nombre de masse » qu’on donne à A.
2) la charge en fonction de la charge élémentaire « e ». En déduire une justification du nom « nombre de charge » qu’on donne à Z.
Exercice. 2 : page 17 et 18.
C. ELEMENT CHIMIQUE ET TRANSFORMATION CHIMIQUE
I. ACTIVITE-C
On donne la composition de chacune des entités chimiques suivantes : X
p = 11 n = 11 e = 11
; X
p = 11 n = 11 e = 10
; X
p = 8 n = 8 e = 8
; X
p = 8 n = 9 e = 8
; X
p = 8 n = 8 e = 10 Consigne : X peut être obtenue à partir de X et X peut être obtenue à partir de X .
1) Donner la nature (atome ou ion) des entités chimiques.
2) Classer les entités chimique de même nombre de charge Z. En déduire le nombre d’éléments chimiques.
3) Ecrire une représentation symbolique des 5 entités.
4) Proposer une définition de l’élément chimique.
Réponse
1) X cède un électron pour donner X : X est un atome X est lʹion correspondant X capte deux électrons pour donner X : X est un atome
X est lʹion correspondant 2) Z est le nombre de protons : Z = 11: X et X ⟹élément sodium Na
Z = 8 ∶ X , X et X ⟹élément oxygène O : 2 éléments chimiques 3) X = Na ; X = Na ; X = O ; X = O et X = O . Il ya 2 éléments chimiques.
4) Un élément chimique est l’ensemble des entités chimiques caractérisées par un même nombre de charge Z.
II. RESULTAT-C
Un élément chimique est l’ensemble des entités chimiques (atomes ou ions) caractérisées par un nombre de protons dans leur noyau atomique. Ce nombre Z est le numéro atomique de l’élément chimique.
Exemples :
D a n s
Au cours d’une transformation chimique, les éléments chimiques se conservent.
III. EVALUATION-C Numéro
atomique Z 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Elément
chimique H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar
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Exercice n°1 : On dispose d’un échantillon de chlore Cl, de numéro atomique Z=17, contenant deux isotopes renferment respectivement 18 et 20 neutrons.
1) Ecrire la représentation symbolique des deux isotopes.
2) Déterminer le nombre d’électrons de l’atome de chlore.
3) Calculer la valeur approchée de la masse d’une mole de chacun des isotopes de chlore.
4) Déterminer une valeur approchée :
a) de la proportion de chacun des isotopes b) de la masse molaire de l’atome de chlore
On donne :
⎩⎪
⎨
⎪⎧ la masse du proton ∶ m(p) = 1,6726. 10 kg la masse du neutron ∶ m(n) = 1,6749. 10 kg
le nombre dʹAvogadro ∶ 6,022. 10 masse molaire approchée du chlore: M = 35,5 g. mol Solution :
1) Cl et Cl 2) Z=17.
3) M Cl = [N × (17 m(p) + 18 m(n) + 17 m(e)] = M( Cl) = [N × (17 m(p) + 20 m(n) + 17 m(e)] =
4) % Cl = × 100 = ; % ( Cl) = × 100 = Exercice n°2 : pages 31 et 32
D. UN MODELE DE REPARTITION DES ELECTRONS
I. ACTIVITE-D
Le schéma de la figure ci-contre représente une répartition des électrons de quelques atomes stables : Nombre
d’électron(s) 1 2 3 4 5
Répartition
Nombre
d’électron(s) 6 7 8 9 10
Répartition
Nombre
d’électron(s) 11 12 13 14 15
Répartition
1) Que représentent les orbites notées par les lettres K, L et M ?
2) Préciser la règle de construction permettant la répartition des électrons dans un atome.
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3) Proposer deux représentations des couches électroniques ou niveau d’énergie.
4) Déterminer la structure électronique de l’atome d’argon de numéro atomique Z=18.
Réponse :
1) Couche électronique ou niveau électronique.
2) Règle de construction : Les électrons d’un atome stable, occupent successivement les couches en commençant par la couche K puis, quand celle-ci est saturée, d’autres se placent sur la couche L, … 3) Représentation des niveaux d’énergie :
a) par des traits horizontaux : une couche est représentée par un trait portant des points représentant les électrons de cette couche.
b) par une formule électronique : chacune des lettres K, L ou M est écrite entre parenthèse et portant en exposant le nombre d’électrons de cette couche
4) Structure électronique de l’argon (Z=18) a) par des traits horizontaux :
b) par la formule électronique : II. RESULTAT-D
Les électrons d’un atome se répartissent dans des couches électroniques ou niveaux d’énergie.
A l’exception de la couche K qui est saturée à deux (duet) électrons, les autres couches sont saturées à huit (octet) électrons.
Les électrons de la dernière couche, appelés électrons de valence, apparaissent en doublet(s) ou en célibataire(s).
Remarque : Principe de Pauli : 2 où n est le nombre quantique du niveau d’énergie.
III. EVALUATION-D
Exercice n°1 : On donne les atomes suivants : C ; O; Na; Mg et S 1) Choisir parmi les atomes ci-dessus ceux qui ont :
a) pour structure électronique : (K) (L) ; (K) (L) (M) ; (K) (L) (M) . b) le même nombre d’électrons de valence.
2) Représenter pour les atomes d’oxygène et de soufre les couches électroniques et les électrons qu’elles contiennent. En déduire la structure électronique des ions O et S
Exercice n°2 : pages 41 et 42
Exercice n°3 : Devoir de contrôle n°1
