L'atome et les ions en 3eme — structure, notation et tableau periodique
L'atome est le constituant de base de toute la matiere. Comprendre sa structure, c'est comprendre pourquoi les reactions chimiques se produisent. Au brevet de physique-chimie, les questions sur l'atome et les ions sont recurrentes.
La structure de l'atome
Un atome est compose de trois types de particules :
| Particule | Localisation | Charge | Masse |
|---|---|---|---|
| Proton (p) | Noyau | +1 | 1 uma |
| Neutron (n) | Noyau | 0 | 1 uma |
| Electron (e-) | Couche electronique | -1 | negligeable |
Le noyau est au centre, tres petit mais tres dense. Les electrons gravitent autour dans des couches electroniques.
Un atome est neutre : le nombre de protons est egal au nombre d'electrons.
La notation symbolique de l'atome
On note un atome ainsi : ^A_Z X
- X = symbole chimique de l'element
- Z = numero atomique = nombre de protons (et d'electrons si neutre)
- A = nombre de masse = nombre de protons + nombre de neutrons
Exemple : ^12_6 C (carbone)
- Z = 6 → 6 protons, 6 electrons
- A = 12 → 12 - 6 = 6 neutrons
Les isotopes
Deux atomes sont des isotopes s'ils ont le meme numero atomique Z (meme element) mais un nombre de masse A different (nombre de neutrons different).
Exemple : ^1_1 H (hydrogene), ^2_1 H (deuterium), ^3_1 H (tritium) — meme Z = 1, A different.
Les ions
Un ion est un atome ou un groupe d'atomes qui a perdu ou gagne des electrons.
Ion positif (cation) : l'atome a perdu des electrons.
- Exemple : Na+ (sodium perd 1 electron), Ca2+ (calcium perd 2 electrons)
Ion negatif (anion) : l'atome a gagne des electrons.
- Exemple : Cl- (chlore gagne 1 electron), O2- (oxygene gagne 2 electrons)
Regle pratique : si un atome neutre a Z electrons, l'ion X^n+ a (Z - n) electrons, et l'ion X^n- a (Z + n) electrons.
Le tableau periodique
Le tableau periodique classe les elements chimiques par numero atomique croissant Z. Il est organise en :
- Periodes (lignes horizontales) : les elements d'une meme periode ont le meme nombre de couches electroniques.
- Groupes (colonnes verticales) : les elements d'un meme groupe ont des proprietes chimiques similaires.
Elements a connaitre pour le brevet :
| Element | Symbole | Z |
|---|---|---|
| Hydrogene | H | 1 |
| Helium | He | 2 |
| Carbone | C | 6 |
| Azote | N | 7 |
| Oxygene | O | 8 |
| Sodium | Na | 11 |
| Chlore | Cl | 17 |
| Fer | Fe | 26 |
La configuration electronique
Les electrons se repartissent sur des couches :
- Couche 1 (K) : 2 electrons maximum
- Couche 2 (L) : 8 electrons maximum
- Couche 3 (M) : 8 electrons maximum (en 3eme)
Exemple pour le chlore (Z = 17) : 2 / 8 / 7 → il lui manque 1 electron pour completer sa couche externe → il tend a gagner 1 electron → ion Cl-.
Les elements dont la couche externe est complete (8 electrons, sauf He = 2) sont les gaz nobles : ils ne reagissent quasiment pas.
Exercices types brevet
Exercice 1 : Un atome a pour notation ^23_11 Na. Combien a-t-il de protons, de neutrons et d'electrons ?
Reponse : 11 protons, 12 neutrons (23-11), 11 electrons (atome neutre).
Exercice 2 : L'ion sodium Na+ a-t-il gagne ou perdu des electrons ? Combien en possede-t-il ?
Reponse : Na+ a perdu 1 electron (Z = 11, ion +1 → 10 electrons).
Exercice 3 : Donner la configuration electronique du chlore (Z = 17) et indiquer pourquoi il forme un ion Cl-.
Reponse : 2 / 8 / 7. La couche externe compte 7 electrons, il en manque 1 pour etre stable. Le chlore gagne 1 electron → Cl-.
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