STRUCTURE DE L’ATOME (leçon, exercices)

Objectifs

Comprendre la constitution de l’atome, les protons, les neutrons, les électrons, ainsi que les isotopes et les isobares

Ø Le monde, la matière, les êtres vivants ou les éléments sont constitués d’atomes.
Ø L'atome est la "brique élémentaire" grâce à laquelle la matière existe.


Ø La masse de l’atome est très petite. Par exemple, la masse de l’atome de l’hydrogène est égale à 1.673 x 10-27 kg. Pour ça en pratique, on utilise les masse molaires atomiques, déterminées en comparaison des masses des atomes avec 1/12 de la masse de l’atome de carbone 12C.
Ø L’atome est constitué de deux parties importantes :
• le noyau: où se trouvent protons et neutrons
• Le nuage électronique: où sont dispersés les électrons de l'atome

Ø Ces trois particules, le proton, le neutron et l’électron ont des caractéristiques physiques bien connues (masse, charge).

• le proton (p) : particule portant une charge positive qp=+1,6 x 10-19C (Coulomb), située dans le noyau avec une masse mp=1,67 x 10-27kg, environ 1836 fois plus lourde que l'électron.
• le neutron (n) : particule sans charge, située dans le noyau, pesant la même masse que le proton.
• l'électron (e) : particule portant une charge négative qe=-1,6 x 10-19C, tournant autour du noyau de masse me =9.1 x10-31 kg
v ( Les protons et les neutrons sont constitues de quarks )

Nom Charge Masse
Proton e 1,6.10 -19C
mp 1,67.10 -27kg

Neutron 0 mn 1,67.10 -27kg


EXERCICE 1

La matière est constituée de particules très petites qui s’appellent______________. Les particules élémentaires des atomes sont : les______________, les ________________ et les ______________.
Les dimensions de l’atome sont les suivantes : le rayon atomique est de ____________ et le rayon du noyau est de __________
Dans le noyau se trouvent les______________et les ______________. Ils s’appellent les ____________.
Le proton est une particule dont la charge électrique_____________a la même valeur absolue que celle de ______________. La charge électrique élémentaire vaut : e = 1,6 x_______ coulomb.
La masse du proton est mp=_____________. Celle de l’électron est beaucoup plus__________.
Ø Chaque atome est défini par :
• le nombre de proton : Z
• le nombre de neutrons : N
• le nombre de masse : A (Z+N)


Ø Dans l’état normal de l’atome, le nombre de protons est égal à celui des électrons. Dans ce cas l’atome est électriquement neutre.
Ø Dans un élément chimique, il existe des atomes qui ont un même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons. Ces atomes s’appellent des isotopes , p.ex.
1H ; 2H ; 3H
Les isotopes ont les mêmes propriétés chimiques.
Ø Ils existent des atomes qui ont un nombre différent des protons mais qui ont le même nombre de masse. Ces atomes s’appellent des isobares, ex.
33P ; 33S ; 33Cl
Les isobares sont les diffèrent éléments chimiques des diffèrentes propriétés physique et chimique.

EXERCICE 2


1. Observez le modèle de l’atome de lithium
2. Quelles sont les particules constituant cet atome?
3. Quelles sont les particules constituantes du noyau?
4. Quelles sont les particules qui gravitent autour du noyau?
5. Combien de protons et d’électrons comptent cet atome?
6. Combien de neutrons comptent-ils?
7. Quelle est la charge électronique du noyau? Pourquoi?
8. Quelle est la charge électronique de l’atome? Pourquoi?
9. Représentez l’atome de magnésium (Mg) sachant qu’il peut comporter 12, 13 ou 14
neutrons.

Exercices

Structure de l‘atome. Nombres quantiques. Configuration électronique. Classification périodique

1.      Compléter les phrases:

a) L’atome est constitué de deux parties importantes :
• ___________________ où se trouvent protons et neutrons
• __________________________________ où sont dispersés les électrons de l'atome

• le proton (p) : particule portant une charge __________________

• le neutron (n) : particule sans charge, située dans le noyau, pesant la même masse que le ___________________.
• l'électron (e) : particule portant une charge _______________________ .

b) La matière est constituée de particules très petites qui s’appellent______________. Les particules élémentaires des atomes sont : les______________, les ________________ et les ______________.
Dans le noyau se trouvent les______________et les ______________. 

Ils s’appellent les _____________________________________.

c) Chaque atome est défini par :
•______________________________ : Z
• ______________________________: N
• ______________________________ : A (Z+N)

d) Dans l’état normal de l’atome, le nombre de protons est égal à celui des électrons. Dans ce cas l’atome est électriquement ___________________.

e) Dans un élément chimique, il existe des atomes qui ont un même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons. Ces atomes s’appellent des ___________________ , par exemple:  ¹H ; ²H ; ³H.

f) Ils existent des atomes qui ont un nombre différent des protons mais qui ont le même nombre de masse. Ces atomes s’appellent des ____________________, par exemple: ³³P ; ³³S ; ³³Cl.

g) Les électrons de la couche extérieure s’appellent ________________________________ .

h) Les quatre nombres quantiques sont _________________________________________ .

2. Répondez aux questions suivants : 

a) Quel est le nom de la famille des éléments de la seconde colonne?

______________________________________________________________________ .

b) Comment s’appellent la famille des éléments de la 1ère colonne  qui sont toujours monovalents (comme cations 1+)?

_____________________________________________________________________ .

c) Comment s’appellent la famille des éléments de la  2ème colonne  qui sont toujours divalents (cations 2+)?

______________________________________________________________________ .

d) Comment s’appellent la famille des éléments de la  17ème colonne?

______________________________________________________________________ .

e) Comment s’appellent la famille des éléments de la  18ème colonne?

______________________________________________________________________ .

3. Compléter les tableaux:

a)      Ecrire le Z, nombre de p⁺, n⁰, e^-

Atome	A	Z	p+	n0	e-
12Mg	26
16S	33
32Ge	74
50Sn	120

b) Ecrire la configuration électronique selon le règle de Hunde et determiner la periode, la colone ou se trouve l’élément et le nombre d’électrons de valence.

Elément	Configuration électronique	Période	Colonne	Nombre d’électrons de valence
12Mg
16S
32Ge
50Sn

c) Définir les orbitales atomiques lorsqu’on donne :

Les nombres quantiques	Orbitales atomiques
n=2, l=1, ml=0
n=3, l=1, ml=-1
n=5, l=3, ml=2

d) Définir les nombres quantiques lorsqu’on donne :

Les nombres quantiques	Orbitales atomiques
	6s0
	3d+3
	4f-7