Collège · 3ᵉ · Chimie
Structure de l'atome
Noyau, protons, neutrons, électrons et configuration électronique
Décrire un atome, lire sa notation, compter protons, neutrons et électrons d'un atome ou d'un ion, et manier les ordres de grandeur.
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Définitions
- Atome : noyau (protons +, neutrons 0) entouré d'électrons (−). Nucléons = protons + neutrons.
- Z, numéro atomique = nombre de protons = identité de l'élément.
- A, nombre de masse = nombre de nucléons ; N = A − Z.
- Ion : atome ayant perdu (cation, +) ou gagné (anion, −) des électrons.
- Isotopes : même Z, N différent (12C, 13C, 14C).
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Valeurs à connaître
- Charge élémentaire e = 1,6 × 10−19 C ; proton +e, électron −e, neutron 0.
- Masse d'un nucléon 1,67 × 10−27 kg ; électron 9,1 × 10−31 kg (1 836 fois plus léger).
- Masse de l'atome ≈ A × 1,67 × 10−27 kg.
- Diamètre atome ≈ 10−10 m ; noyau ≈ 10−15 m : rapport 105.
- Rutherford, 1911 : noyau minuscule, atome essentiellement vide.
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Méthode : atome ou ion
- Lire Z (en bas) : protons = Z.
- Lire A (en haut) : neutrons = A − Z.
- Atome neutre : électrons = Z.
- Ion Xn+ : électrons = Z − n ; ion Xn− : électrons = Z + n.
- Le noyau ne change jamais quand un ion se forme.
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Exemples
| Espèce | p | n | e⁻ |
|---|---|---|---|
| 2311Na | 11 | 12 | 11 |
| Na+ | 11 | 12 | 10 |
| 3517Cl | 17 | 18 | 17 |
| Cl− | 17 | 18 | 18 |
| Fe3+ (56Fe) | 26 | 30 | 23 |
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Couches électroniques (modèle simplifié)
- K : 2 max ; L : 8 max ; M : 8 max ; remplies dans l'ordre.
- Na (11) : K(2)L(8)M(1) ; Cl (17) : K(2)L(8)M(7) ; Ar (18) : K(2)L(8)M(8).
- La couche externe fait la chimie : couche pleine = gaz noble, stable.
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Pièges à éviter
- Neutrons ≠ protons en général (Fe : 30 pour 26).
- Un ion change d'électrons, jamais de protons : Cu2+ reste du cuivre.
- Isotope (même Z, N différent) ≠ ion (même noyau, électrons différents).
- 10−10 m est l'atome, 10−15 m le noyau : « combien de fois plus petit » = on divise.
- 1,6 × 10−19 est une charge (C), 1,67 × 10−27 une masse (kg).
L'essentiel
- Atome = noyau (protons +, neutrons) + électrons (−) ; neutre car électrons = protons.
- Z identifie l'élément ; A = nucléons ; N = A − Z.
- Ion : électrons = Z − charge ; le noyau ne change pas.
- La masse est dans le noyau ; l'atome (10⁻¹⁰ m) est 100 000 fois plus grand que son noyau (10⁻¹⁵ m).
- Isotopes : même élément, nombre de neutrons différent.
- Couches K(2) L(8) M(8) : la couche externe gouverne la chimie.
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