Fiche de révision : Atomistique et liaisons chimiques

Plan du Cours

  1. Structure et constituants de l’atome
  2. Modèle atomique de Bohr
  3. Nombres quantiques et fonction d’onde
  4. Forme et taille des orbitales
  5. Configuration électronique des atomes
  6. Construction du tableau périodique
  7. Propriétés périodiques des éléments
  8. Familles et blocs chimiques
  9. Liaisons interatomiques
  10. Interactions intermoléculaires
  11. Représentation de Lewis et charges
  12. Mésomérie et géométrie moléculaire

1. Structure et constituants de l’atome

Notions clés & Définitions

  • Atome : L’atome est la plus petite partie d’un corps simple et comporte des électrons, des protons et des neutrons.
  • Numéro atomique : Le nombre de protons du noyau.
  • Ion monoatomique : Un ion monoatomique est un atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons sans modification de son noyau.
  • Isotopes : Les isotopes sont des atomes d’un même élément qui ont le même Z et des nombres de masse A différents.

Points essentiels

📐 Formule - Le nombre de masse vérifie A=N+ZA=N+Z, où A est le nombre de nucléons, N le nombre de neutrons et Z le nombre de protons.

2. Modèle atomique de Bohr

Points essentiels

  • Dans le modèle de Bohr, l’électron absorbe de l’énergie pour s’éloigner du noyau et en émet pour s’en rapprocher.
  • Le spectre d’émission de l’hydrogène est discontinu et comporte quatre raies principales dans le domaine visible, appartenant à la série de Balmer.

📌 Selon la première hypothèse de Bohr, l’électron ne peut occuper que certaines orbites permises où son énergie reste constante, avec 2πr=nλ2\pi r=n\lambda et n entier positif.

3. Nombres quantiques et fonction d’onde

Points essentiels

  • Un électron est caractérisé par quatre nombres quantiques : n, l, m_l et s.

  • Le nombre quantique principal n est un entier positif qui caractérise la couche et le niveau d’énergie ; n = 1, 2 et 3 correspondent respectivement aux couches K, L et M.

📌 Le nombre quantique secondaire l vérifie 0≤l≤n−10\leq l\leq n-1 et caractérise la sous-couche et la forme de l’orbitale.

📌 Le nombre quantique magnétique m_l prend les valeurs entières de −l à +l et distingue les orbitales d’une sous-couche.

4. Forme et taille des orbitales

Points essentiels

  • Les solutions de l’équation de Schrödinger sont les énergies E et les fonctions d’onde Ψ associées aux orbitales atomiques.

  • Les orbitales atomiques ns ont une forme sphérique.

  • La taille des orbitales atomiques augmente lorsque le nombre quantique principal n augmente.

5. Configuration électronique des atomes

Points essentiels

  • Une sous-couche s, p, d ou f peut contenir au maximum respectivement 2, 6, 10 ou 14 électrons.
  • La règle de Klechkowski impose de remplir les orbitales de plus basse énergie avant celles de plus haute énergie.

  • Le principe d’exclusion de Pauli limite à deux le nombre d’électrons dans une orbitale et impose à ces électrons des spins opposés.

  • Selon la règle de Hund, des orbitales de même énergie reçoivent d’abord chacune un électron de même spin avant l’appariement des électrons.

6. Construction du tableau périodique

Points essentiels

  • Mendeleïev propose sa classification périodique en 1869.

📌 Dans la forme actuelle du tableau périodique, les éléments d’une période ont la même valeur de n pour leur couche de valence, tandis que ceux d’un groupe ont la même configuration électronique de valence.

Astuce mémo

Mendeleïev classe par masse ; le tableau actuel relie périodes et couches de valence.

7. Propriétés périodiques des éléments

Notions clés & Définitions

  • Énergie d’ionisation : L’énergie d’ionisation est l’énergie nécessaire pour arracher un électron à un atome gazeux.

Points essentiels

  • Les métaux occupent les blocs s, d et f ainsi qu’une moitié du bloc p ; ils sont généralement solides à température ambiante, bons conducteurs de chaleur et d’électricité, sauf le mercure qui est liquide.

  • Les non-métaux occupent la seconde moitié du bloc p ; ils sont solides ou gazeux à 25 °C, à l’exception du brome liquide, et conduisent généralement mal la chaleur et l’électricité.

  • Dans une même période, l’énergie d’ionisation et l’affinité électronique augmentent lorsque Z augmente ; dans une même famille, elles diminuent lorsque Z augmente.

8. Familles et blocs chimiques

Points essentiels

  • Les alcalins de la colonne 1 ont une configuration externe ns¹ et forment des cations monovalents, comme Na⁺ et K⁺.

  • Les alcalino-terreux de la colonne 2 ont une configuration externe ns² et forment des cations bivalents, comme Mg²⁺ et Ca²⁺.

  • Les métaux de transition des colonnes 3 à 12 ont une configuration externe de type (n−1)dˣ, ns², ns¹ ou ns⁰, avec 1 ≤ x ≤ 10, et peuvent former des cations de valences multiples comme Fe²⁺, Fe³⁺, Cu⁺ et Cu²⁺.

  • Les halogènes de la colonne 17 ont une configuration externe ns²np⁵ et forment des anions monovalents comme F⁻, Cl⁻ et Br⁻.

9. Liaisons interatomiques

Notions clés & Définitions

  • Liaison covalente : Une liaison covalente est la mise en commun de deux électrons entre deux atomes afin de satisfaire la règle de l’octet.

Points essentiels

  • Les liaisons interatomiques comprennent :
    • les liaisons covalentes
    • les liaisons ioniques
    • les liaisons métalliques

📌 Une liaison ionique se forme typiquement entre un métal et un non-métal lorsque leur différence d’électronégativité est supérieure à 1,7.

Astuce mémo

La liaison covalente partage des électrons ; la liaison ionique résulte d’une grande différence d’électronégativité.

10. Interactions intermoléculaires

Points essentiels

  • Les liaisons intermoléculaires comprennent les liaisons hydrogène et les interactions de Van der Waals.

11. Représentation de Lewis et charges

Points essentiels

  • Le modèle de Lewis repose sur des observations et constatations, mais ne repose sur aucune loi physique et ne décrit pas en détail la structure électronique ni la géométrie des molécules.

12. Mésomérie et géométrie moléculaire

Notions clés & Définitions

  • Mésomérie : La mésomérie est la délocalisation des électrons dans un système conjugué, représenté par plusieurs formules de Lewis pour une même espèce.
  • Théorie VSEPR : La théorie VSEPR décrit l’éloignement maximal des paires d’électrons de valence, liantes ou libres, autour d’un atome afin de minimiser leur répulsion électrique.

Points essentiels

  • Dans la notation VSEPR AXₙEₘ, A désigne l’atome central, X les atomes liés à A et n leur nombre, tandis que E désigne les paires libres sur A et m leur nombre.

Teste tes connaissances

Teste tes connaissances sur Atomistique et liaisons chimiques avec 24 questions à choix multiples et corrections détaillées.

1. Un atome neutre perd deux électrons sans transformation de son noyau. Concernant l’ion monoatomique ainsi formé, cochez la (les) proposition(s) exacte(s) :

2. Dans le modèle de Bohr, un électron absorbe de l’énergie puis en émet en changeant de niveau. Quelles propositions sont exactes ?

Faire le QCM →

Révisez avec les flashcards

Mémorisez les concepts clés de Atomistique et liaisons chimiques avec 62 flashcards interactives.

Quelle est la plus petite partie d’un corps simple ?

L’atome.

Quelles particules constituent un atome ?

Des électrons, des protons et des neutrons.

Quelle relation lie le nombre de masse, les neutrons et les protons ?

A=N+ZA=N+Z

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