Chapitre 1: Modèle de l'atome

(1)

1. Aperçu historique

Chapitre 1: Modèle de l'atome

(2)

2-Structure de l’atome

L'atome à une structure lacunaire , électriquement neutre.

Elle est constitué d'un noyau (chargé positivement) et des électrons ou nuage électronique (chargé négativement

^).

1-2-Le noyau : (Protons – Neutrons).

Le noyau est formé de nucléons : protons (chargé positivement) et neutrons (non chargé).

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 A: nombre du nucléons ou nombre de masse

(3)

a-Les protons:

 symbole : p

 charge : e = 1,6.10

^-19

C

 masse : m

_p

= 1,673.10

^-27

kg

 propriétés : tous les protons sont identiques et chargé positivement.

b- Les neutrons

 symbole : n

 charge : pas de charge

 masse : m

_n

= 1,675.10

^-27

kg

 propriétés : tous les neutrons sont identiques.

m

_p

≃ m

_n

= 1,6.10

^-27

Kg

 Remarque:

(4)

Le nuage électronique, chargé négativement, est constitué d'électrons qui gravitent autour du noyau.

 symbole : e

^-

 charge : -e = -1,6. 10

^-19

C

 masse : m

_e

= 9,1. 10

^-31

kg

 propriétés : tous les électrons sont identiques et chargés négativement.

2-2-Les électrons :

Charge du noyau :

Un atome étant électriquement neutre, il possède autant de protons que d’électrons.

La Charge du noyau est : Q =

Z.e

e

: est la Charge électrique élémentaire

Avec: e = 1,6.10

^-19

C

(5)

Symbole d’un atome :

Un atome est symbolisé par l’écriture suivante:

X: symbole de l’élément chimique

A: Nombre de nucléons ou Nombre de masse Z: Nombre de protons ou Numéro atomique

A X

Z

Exercice 1:

56

Fe

Le symbole de l'élément chimique fer est :

26

Donner le nombre: protons; nucléons; électrons et neutrons.

^.

le nombre de protons Z : 26 le nombre de nucléons A : 56

le nombre d'électrons : Ne=Z=26 (l'atome est électriquement neutre) le nombre de neutrons : N = A - Z = 56-26 = 30

Réponse 1:

(6)

3-2-Masse et dimension de l’atome :

La masse de l’atome est la somme de la masse de ses différents constituants :

m

_atome

= m

_noyau

+ m

_électrons

M(

^𝑨_𝒁

𝑿 )= Z.m

_p

+ (A - Z).m

_n

+ Z.m

_e

Calculer la masse de l'atome de lithium 𝑳𝒊 puis la masse du noyau de l'atome de lithium

On donne: m

_p

= m

_n

= 1,6.10

^-27

Kg

^;

m

_e

= 9,1.10

^-31

Kg

𝟑𝑳𝒊

𝟕

Exercice 2:

Réponse 1:

kg 10

1 , 1 m

3 m

3) (7

m 3

m(Li)   _e    _n   _p   ^²⁶

• la masse de l'atome du lithium 𝑳𝒊 ^:

• la masse du noyau de l'atome de lithium:

kg 10

1 , 1 m

3 m

3) (7

(Li)

m_N    _n   _p   ^²⁶ a-Masse de l’atome :

(7)

Si on néglige la masse des électrons devant celle des protons et des neutrons alors la masse approchée de l’atome est égale à :

m

_atome

= Z. m

_p

+ (A –Z). m

_n

≈ A.m

_p

On remarque que ^:

 la masse d'un neutron est sensiblement égale à celle d'un proton.

 La masse d'un électron est négligeable devant la masse d'un nucléon.

 La masse d'un atome est concentrée en son noyau et dépond de A.

Exemple :

la masse de l’atome du carbone:

12 -27

6 P

m( C)=12.m =20,4.10 Kg

(8)

Le diamètre d’un atome est de l’ordre de 10^-10m, celui du noyau est de l’ordre de 10^-15m donc La taille du noyau est environ

100 000 fois plus petite que celle de l'atome, alors la majorité de l’atome et composée de vide

3-L’élément chimique.

1-3-Isotopes :

Des isotopes sont des atomes ayant le même numéro atomique ‘Z’

et des nombres de nucléons ‘A’ différents (Ils diffèrent par leur nombre de neutrons).

a-Dimensions des atomes :

Exemple :

12 13 14

6C et C et C6 6 sont trois isotopes du carbone

(9)

Donner le nombre de : protons, nucléons, électrons et neutrons des isotopes du carbone.

on donne:

¹⁴₆

_C _;

¹³₆

_C _;

¹²₆

_C Exercice 3:

Réponse 3:

Nbre neutrons Nbre

électrons Nbre

nucléons Nbre

protons

……….

……….

……….

……….

……….

12

C

6 13

C

6 14

C

6

6 6 6

8 7 6 14

13

12

(10)

2-3-Ions monoatomique

Un ion monoatomique est un atome qui a perdu ou gagné un (ou plusieurs) électron(s). (Le noyau n’est pas modifié)

Un atome et l'ion monoatomique ont donc le même nombre Z de protons et le même nom, le même symbole.

Un atome est électriquement neutre. S’il perd des électrons (négatifs), il devient chargé positivement, c’est un ion positif appelé cation.

Exemples: Na⁺Cu²⁺Al³⁺

(11)

Si un atome gagne des électrons (négatifs), il devient chargé négativement, c’est un ion négatif appelé anion.

Exemple :

O

^2-^;

C l

^-

3-3-L’élément chimique

On donne le nom d'élément chimique à l'ensemble des particules ayant le même numéro atomique Z , atomes ou ions.

Exemple : L’élément cuivre :

63

Cu

29 ⁶⁵₂₉

Cu

⁶⁵₂₉

Cu

²^

;

et

; appartiennent au même élément chimique

c'est l'élément qui contient 29 proton :

le cuivre

(12)

4-3-Conservation de l’élément chimique

 Au cours des réactions chimiques, les différents éléments se

conservent. Les éléments présents avant la transformation sont présents après la transformation.

Exemple : 2CuO+C  CO₂ +2Cu

4-Structure électronique d’un atome 1-4-Les couches électroniques :

 Les électrons sont en mouvement autour du noyau .

 on parle de « Nuage électronique » du noyau. ^K

L M

(13)

 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 18, 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 ou électrons de valence.

2-4-Règles de remplissage :

 Une couche électronique ne peut contenir qu’un nombre limité d’électrons.

 Une couche contenant un nombre maximal d’électrons est dite saturée.

(14)

la couche K L M Nombre d’électrons max 2 8 8 3-4-Représentation de la structure électronique

 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 haut à droite

 Les électrons commencent par occuper la couche K puis la couche L et enfin la couche M.

 Ils ne peuvent se placer sur une nouvelle couche si la précédente n’est pas pleine.

(15)

Exemple :

 L’atome de chlore ₁₇Cl a pour numéro atomique Z = 17.

 Sa structure électronique est : (K)² (L)⁸ (M)⁷

 L’ion de chlore ₁₇Cl- a pour numéro atomique Z = 17.

 Il gagne un électron ; Sa structure électronique est : (K)² (L)⁸ (M)⁸

Chapitre 1: Modèle de l'atome