I La classification périodique des éléments
H He
Li B C N O F Ne
Na Mg Al S Cl
K Ga Br
1) Structure électronique des éléments Mg, O et Ne : on détermine leur numéro atomique en fonction de leur place dans le tableau périodique :
Mg : (K)2 (L)8 (M)2 ; O : (K)2 (L)6 ; Ne : (K)2 (L)8.
2) Les alcalins sont dans la première colonne et les halogènes dans l’avant dernière.
3) Ions formés à partir des atomes Br, Mg, Na, Ne et O :
- Br : 7° colonne, soit 7 électrons externes ; il lui manque un électron pour être stable (respecter la règle de l’octet), il formera donc l’ion Br-.
- Mg : 2° colonne, soit 2 électrons externes ; il a deux électrons en trop pour être stable, il formera donc l’ion Mg2+.
- Na : 1° colonne, soit 1 électron externe ; il a un électron en trop pour être stable, il formera donc l’ion Na+.
- Ne : 8° colonne, soit 8 électrons externes ; il est donc stable et ne formera pas d’ion.
- O : 6° colonne, soit 6 électrons externes ; il lui manque deux électrons pour être stable, il formera donc l’ion O2-.
4) Les atomes B et Al, d’après leur forme ionique (trois charges +), appartiennent à la troisième colonne ; ils ont donc pour numéros atomiques respectifs : 5 et 13.
La structure électronique des ions est : B3+ : (K)2 et Al3+ : (K)2 (L)8.
5) L’ion S2- est formé à partir de l’atome S qui gagne deux électrons ; S a donc pour structure électronique (K)2(L)8(M)6.
6) La charge de l’ion est : – 2e = – 2 x 1,6.10-19 = – 3,2.10-19 C.
La masse de l’ion est équivalente à la masse de l’atome qui est équivalente à la masse de son noyau car la masse des électrons est négligeable devant la masse des nucléons :
m(32S2-) = 32m = 32 x 1,7.10-27 = 5,4.10-26 kg.
II
1) L’élément P est dans la 3° période, il a donc trois couches électroniques.
2) L’élément P est dans la 5° colonne donc il a cinq électrons externes.
3) On en déduit alors sa structure électronique et son numéro atomique : 15P : (K)2 (L)8 (M)5. III
Nom du composé Les ions qui le forment Formule statistique du composé à l’état solide
sulfure de sodium Na+ ; S2- Na2S
iodure de magnésium Mg2+ ; I- MgI2
chlorure de calcium Ca2+ ; Cl- CaCl2
oxyde d’aluminium Al3+ ;O2- Al2O3
IV
Nom, entité et formule de chaque ensemble :
1) azote ; atome ; 157 N ; 2) oxygène ; anion ;188 O2; 3) oxygène ; atome ;168 O ; 4) hydrogène ; cation ;12H.
Les ensembles 2) et 3) sont des isotopes : des éléments sont isotopes s’ils ont même numéro atomique mais un nombre de nucléons différent.
V
La masse atomique du lithium est donnée par l’addition de 10% de la masse atomique du 6Li et 90% de la masse atomique du 7Li :
mLi = (3mp + 3mn) x 10% + (3mp + 4mn) x 90% = 6 x 10% + 7 x 90% = 60 630 100
= 6,9.
VI
Structure électronique et nombre de liaisons covalentes pour les atomes C et P :
C : (K)2(L)4 ; manque 4 électrons pour être stable, formera donc 4 liaisons de covalence.
P : (K)2(L)8(M)5 ; manque 3 électrons pour être stable, formera donc 3 liaisons de covalence.
VII cf. cours.
VIII Représentation de Lewis :
IX
1) D’après leur numéro atomique (donc leur structure électronique), on détermine leur nombre d’électrons manquants pour être stable (pour respecter la règle de l’octet ou du duet) donc leur nombre de liaisons de covalence : 3 liaisons de covalence pour le phosphore et une pour l’hydrogène.
2) Pour respecter la règle de l’octet, le phosphore doit avoir quatre doublets : 3 doublets liants et un non liant.
3) Représentation de Cram du phosphure d’hydrogène : X
Fausse car 10 électrons autour de N qui ne respecte donc pas la règle de l’octet.
Correcte car respect des règles du duet et de l’octet et respect du nombre de liaisons de covalence pour H, N et O.
Fausse car non respect du nombre de liaisons de covalence de N.
XI
1) On rajoute des doublets liants (indiqués par des flèches) pour que chaque atome respecte la règle de l’octet (ou du duet pour l’hydrogène) :
2) Ce sont des isomères car ces molécules ont la même formule brute C3H6O mais des formules semi-développées différentes.
XII Isomères correspondant à la formule C2H4Cl2 puis à la formule C5H12.
XIII
1. Au début du XIXe siècle, les chimistes cherchaient à classer les éléments selon leurs propriétés chimiques communes.
2. La définition d’un système de masses atomiques fit progresser la classification après 1860.
3. La vis tellurique de Chancourtois fut abandonnée car elle contenait des corps composés.
4. Hélium et néon qui appartiennent à la famille des gaz nobles n’apparaissent pas dans la classification de Mendeleïev.
5. Il existe environ 90 éléments naturels.
6. L’élément est défini par son numéro atomique Z alors que l’atome est défini par son numéro atomique Z et son nombre de nucléons A.
