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Activité : Un modèle simple du cortège électronique

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Academic year: 2022

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Activité : Un modèle simple du cortège électronique

I. Où sont les électrons dans l’atome ? Un modèle simplifié Dans le modèle de Bohr, les électrons ne

peuvent être qu'à certaines distances du noyau.

II. Les couches électroniques

• Les électrons d’un atome se répartissent en couches électroniques . Chaque couche est caractérisée par son numéro n et est représentée par une lettre. La couche 1 est la plus proche du noyau.

pour n = 1, couche K ; pour n = 2, couche L ; pour n = 3, couche M.

• Chaque couche électronique ne peut contenir qu’un nombre limité d’électrons : la couche de numéro n contient au maximum 2 x n2 électrons.

couche K L M

Valeur de n 1 2 3

Nombre maximum d’électrons

• Une couche contenant son nombre maximum d’électrons est dite SATUR É E .

• Remarque : Cette année, nous n’étudierons que les atomes des éléments tels que Z ≤ 18, donc la couche M contiendra au maximum 8 électrons.

• Les électrons de l’atome remplissent progressivement les couches électroniques. Ils se placent d’abord dans la couche K puis, quand celle-ci est saturée, ils remplissent la couche L. Quand la couche L est saturée à 8 électrons, ils remplissent la couche M. (Un électron ne peut être placé dans une couche que si les couches précédentes sont saturées.)

• La dernière couche occupée s’appelle la couche externe, les électrons qui l’occupent sont appelés électrons périphériques de l’atome. Les autres couches remplies sont les couches internes, les électrons qui les occupent sont les électrons internes de l’atome.

III. Structure électronique d'un atome

Donner la structure électronique d'un atome, c'est donner le nombre d'électrons sur chaque couche. Pour cela, on écrit la lettre qui correspond à chaque couche et on indique en exposant, en haut à droite, le nombre d’électrons présents dans la couche. Exemples :

atome carbone aluminium hydrogène oxygène sodium chlore

Z 6 13 1 8 11 17

structure

électronique (K)2 (L)4 (K)2(L)8 (M)3 nbre d'e- sur la

couche externe 4 3

IV. Structure électronique des gaz nobles

Les gaz rares (ou gaz nobles) sont au nombre de six : hélium, néon, argon, krypton, xénon et radon. Ce sont les seuls éléments à pouvoir exister sous forme d'atomes. On dit qu'ils sont chimiquement stables : ils ne forment ni ions ni molécules. Quelle est la particularité de leur

Il existe 7 couches électroniques, mais on

se limite cette année aux trois premières

(2)

structure électronique ? Compléter le tableau ci-dessous :

atome hélium : Z = 2 néon : Z = 10 argon : Z = 18

structure électronique nombre d'électrons sur la couche externe

Pour conclure : La grande stabilité des atomes de gaz nobles est liée au nombre particulier d’électrons qu’ils possèdent sur la couche ... :

• soit ... électrons dit duet d’électrons pour l’atome ……….

• soit ... électrons dit octet d’électrons pour les autres atomes de gaz nobles : …

V. Les règles du duet et de l'octet

Contrairement aux atomes des gaz nobles, tous les autres atomes sont instables. Ils cherchent donc à adopter la structure électronique des atomes des gaz nobles. Le seul moyen d’y parvenir, consiste à former de nouvelles entités (ions, molécules) tout en respectant une des deux règles suivantes :

La règle du duet : les atomes dont le numéro atomique Z est proche de celui de l’atome d’hélium (Z=2) ont tendance à adopter sa structure électronique à …. électrons sur la couche externe.

La règle de l’octet : les autres atomes ont tendance à adopter la structure électronique à …. électrons sur la couche externe comme celle des autres gaz nobles.

VI. Application de ces règles pour les ions monoatomiques

Rappels : un ion monoatomique est un atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.

L'application des règles du duet et de l'octet permet de savoir avec certitude quel ion monoatomique sera formé à partir d'un atome.

atome lithium Li (Z = 3)

sodium Na (Z = 11)

magnésium Mg (Z = 12)

aluminium Al ( Z = 13)

fluor F (Z = 9)

oxygène O (Z = 8) structure

électronique

de l'atome (K)2 (L)1 Structure

électronique stable la plus proche

(K)2 nombre

d'électrons à perdre ou

à gagner pour devenir

stable

l'atome doit perdre 1 électron pour être

stable formule de

l'ion Li +

(3)

Activité : Un modèle simple du cortège électronique - Correction

VII. Où sont les électrons dans l’atome ? Un modèle simplifié

Dans le modèle de Bohr, les électrons ne peuvent être qu'à certaines distances du noyau.

VIII. Les couches électroniques

• Les électrons d’un atome se répartissent en couches électroniques . Chaque couche est caractérisée par son numéro n et est représentée par une lettre. La couche 1 est la plus proche du noyau.

pour n = 1, couche K ; pour n = 2, couche L ; pour n = 3, couche M.

• Chaque couche électronique ne peut contenir qu’un nombre limité d’électrons : la couche de numéro n contient au maximum 2 x n2 électrons.

couche K L M

Valeur de n 1 2 3

Nombre maximum d’électrons 2 x 12 = 2 2 x 22 = 8 2 x 32 = 18

• Une couche contenant son nombre maximum d’électrons est dite SATUR É E .

• Remarque : Cette année, nous n’étudierons que les atomes des éléments tels que Z ≤ 18, donc la couche M contiendra au maximum 8 électrons.

• Les électrons de l’atome remplissent progressivement les couches électroniques. Ils se placent d’abord dans la couche K puis, quand celle-ci est saturée, ils remplissent la couche L. Quand la couche L est saturée à 8 électrons, ils remplissent la couche M. (Un électron ne peut être placé dans une couche que si les couches précédentes sont saturées.)

• La dernière couche occupée s’appelle la couche externe, les électrons qui l’occupent sont appelés électrons périphériques de l’atome. Les autres couches remplies sont les couches internes, les électrons qui les occupent sont les électrons internes de l’atome.

IX. Structure électronique d'un atome

Donner la structure électronique d'un atome, c'est donner le nombre d'électrons sur chaque couche. Pour cela, on écrit la lettre qui correspond à chaque couche et on indique en exposant, en haut à droite, le nombre d’électrons présents dans la couche. Exemples :

atome carbone aluminium hydrogène oxygène sodium chlore

Z 6 13 1 8 11 17

structure

électronique (K)2 (L)4 (K)2(L)8 (M)3 (K)1 (K)2(L)6 (K)2(L)8(M)1 (K)2(L)8(M)7 nbre d'e- sur la

couche externe 4 3 1 3 1 7

X. Structure électronique des gaz nobles

Les gaz rares (ou gaz nobles) sont au nombre de six : hélium, néon, argon, krypton, xénon et radon. Ce sont les seuls éléments à pouvoir exister sous forme d'atomes. On dit qu'ils sont chimiquement stables : ils ne forment ni ions ni molécules. Quelle est la particularité de leur structure électronique ? Compléter le tableau ci-dessous :

Il existe 7 couches électroniques, mais on

se limite cette année au trois premières

(4)

atome hélium : Z = 2 néon : Z = 10 argon : Z = 18 structure électronique (K)2 (K)2(L)8 (K)2(L)8 (M)8 nbre d'e- sur la

couche externe 2 8 8

Pour conclure : La grande stabilité des atomes de gaz nobles est liée au nombre particulier d’électrons qu’ils possèdent sur la couche externe :

• soit 2 électrons dit duet d’électrons pour l’atome d'hélium.

• soit 8 électrons dit octet d’électrons pour les autres atomes de gaz nobles : néon, argon

XI. Les règles du duet et de l'octet

Contrairement aux atomes des gaz nobles, tous les autres atomes sont instables. Ils cherchent donc à adopter la structure électronique des atomes des gaz nobles. Le seul moyen d’y parvenir, consiste à former de nouvelles entités (ions, molécules) tout en respectant une des deux règles suivantes :

La règle du duet : les atomes dont le numéro atomique Z est proche de celui de l’atome d’hélium (Z=2) ont tendance à adopter sa structure électronique à 2 électrons sur la couche externe.

La règle de l’octet : les autres atomes ont tendance à adopter la structure électronique à 8 électrons sur la couche externe comme celle des autres gaz nobles.

XII. Application de ces règles pour les ions monoatomiques

Rappels : un ion monoatomique est un atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.

L'application des règles du duet et de l'octet permet de savoir avec certitude quel ion monoatomique sera formé à partir d'un atome.

atome lithium Li (Z = 3)

sodium Na (Z = 11)

magnésium Mg (Z = 12)

aluminium Al ( Z = 13)

fluor F (Z = 9)

oxygène O (Z = 8) structure

électronique de l'atome

(K)2 (M)1 (K)2(L)8(M)1 (K)2(L)8(M)2 (K)2(L)8(M)3 (K)2(L)7 (K)2(L)6 Structure

électronique stable la plus proche

(K)2 (K)2(L)8 (K)2(L)8 (K)2(L)8 (K)2(L)8 (K)2(L)8 nombre

d'électrons à perdre ou

à gagner pour devenir

stable

l'atome doit perdre 1 électron pour être

stable

l'atome doit perdre 1 électron pour être

stable

l'atome doit perdre 2

électron pour être

stable

l'atome doit perdre 3

électron pour être

stable

l'atome doit gagner 1

électron pour être

stable

l'atome doit gagner 2

électron pour être

stable formule de

l'ion Li + Na + Mg 2+ Al 3+ F - O 2-

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