Ressources · 2ⁿᵈᵉ · Physique-Chimie (2nde)
Fiche de révision : le cortège électronique et le tableau périodique
Couches et sous-couches, configuration électronique d’un atome à l’état fondamental (Z ≤ 18) ; électrons de valence, lire et contrôler une configuration ; de la configuration à la période, à la colonne et au bloc, et inversement ; familles chimiques et famille des gaz nobles
Le cortège électronique et le tableau périodique
Fiche méthode
(Physique-chimie seconde · Constitution de la matière · Le cortège électronique de l’atome définit ses propriétés chimiques)
La démarche pour toute question sur une configuration ou une place dans le tableau
1. Je pars de ce qui est donné. Z (nombre d’électrons de l’atome), une configuration, ou une place (période, colonne).
2. J’écris ou je lis la configuration. Ordre 1s, 2s, 2p, 3s, 3p ; capacités 2 et 6 ; somme des exposants = Z.
3. Je passe à la couche de valence. Plus grand n = période ; électrons de valence = colonne (bloc s) ou colonne − 10 (bloc p) ; je conclus sur la famille et je rédige une phrase.
Cas 1 · Écrire une configuration électronique
Réflexe — Z électrons, remplis dans l’ordre 1s (2), 2s (2), 2p (6), 3s (2), 3p (6) ; je vérifie la somme.
Exemple. Configuration du silicium (Z = 14).
1s, 2s, 2p, 3s : 12 électrons ; il en reste 14 − 12 = 2 pour 3p : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p² (2 + 2 + 6 + 2 + 2 = 14).
Attention — une sous-couche s n’a jamais plus de 2 électrons, une p jamais plus de 6.
Cas 2 · Électrons de valence, lire et contrôler
Réflexe — Z = somme des exposants ; électrons de valence = exposants de la couche de plus grand n.
Exemple. Lire 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴, puis contrôler l’écriture 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ 3p¹.
Z = 16 (le soufre) ; couche de valence n = 3 : 2 + 4 = 6 électrons de valence.
3p est commencée alors que 3s n’est pas pleine : ces 12 électrons s’écrivent 1s² 2s² 2p⁶ 3s².
Attention — compter s et p de la couche de valence, pas seulement la dernière sous-couche.
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Cas 3 · De la configuration à la place
Réflexe — plus grand n → période ; électrons de valence → colonne (bloc s) ou colonne − 10 (bloc p).
Exemple. Place du soufre, dont la configuration a été lue au cas 2.
1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁴ : plus grand n = 3, période 3 ; 6 électrons de valence, dernière sous-couche p : colonne 6 + 10 = 16, bloc p.
Attention — l’hélium (1s²) est en colonne 18, pas en colonne 2.
Cas 4 · De la place à la configuration
Réflexe — n = période ; électrons de valence = 1, 2 ou colonne − 10 ; couches internes pleines ; Z = somme.
Exemple. Élément de la période 2 et de la colonne 13.
n = 2 ; 13 − 10 = 3 électrons de valence : 2s² 2p¹ ; avec 1s² : 1s² 2s² 2p¹, Z = 5 : le bore.
Attention — ne pas oublier les couches internes, toujours pleines.
Cas 5 · Famille chimique
Réflexe — même colonne = même nombre d’électrons de valence = mêmes propriétés ; couche pleine = gaz noble.
Exemple. Le césium est dans la période 6 et la colonne 1 : électrons de valence, famille, propriété prévue.
Colonne 1 : 1 électron de valence (couche n = 6) ; c’est un alcalin : on prévoit qu’il réagit vivement avec l’eau en libérant du dihydrogène.
Attention — l’hydrogène, en colonne 1, n’est pas un alcalin.
Les pièges
- Lire l’exposant comme une puissance : 2p⁶ = 6 électrons dans 2p.
- Écrire 2s³ ou 3p⁷ : une sous-couche s contient au plus 2 électrons, une p au plus 6.
- Commencer 3s alors que 2p n’est pas pleine : ce n’est pas l’état fondamental.
- Ne compter que la dernière sous-couche : 3s² 3p⁵ donne 7 électrons de valence, pas 5.
- Prendre le numéro de colonne pour le nombre d’électrons de valence dans le bloc p : colonne 15 → 5.
- Croire que les éléments d’une même période se ressemblent : ce sont ceux d’une même colonne.
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