Fiche de révision : Structure de la matière

📋 Plan du Cours

1. Constitution et stabilité du noyau
2. Structure électronique et remplissage
3. Organisation du tableau périodique
4. Formules de Lewis et liaisons
5. Exceptions à la règle de l’octet
6. Ions et stabilité covalente

📖 1. Constitution et stabilité du noyau

🔑 Notions clés & Définitions

• Numéro atomique Z : nombre de protons dans le noyau
• Nombre de masse A : nombre total de nucléons, c’est-à-dire la somme des protons et des neutrons

★ À maîtriser

• Dans l’atome, l’essentiel de la masse est concentré dans le noyau, qui est environ 100 000 fois plus petit que l’atome entier.

📌 Des noyaux isotopes possèdent le même numéro atomique mais des nombres de masse différents, donc des nombres de neutrons différents.

• La radioactivité est la transformation spontanée de noyaux instables en d’autres noyaux, phénomène découvert en 1896 par Henri Becquerel.

Compléments

• Le magnésium possède trois isotopes naturels d’abondances 78,9 %, 10,0 % et 11,1 %.

• Les émetteurs β− possèdent trop de neutrons, tandis que les émetteurs β+ et les noyaux qui subissent une capture électronique possèdent trop de protons.

💡 Astuce mémo

Z compte les protons, A compte les nucléons

📖 2. Structure électronique et remplissage

🔑 Notions clés & Définitions

• Énergie quantifiée : Nils BOHR, 1913 — Dans le modèle de Bohr, l’électron ne peut occuper que certaines orbites et possède une énergie bien précise dans chaque couche
• Électrons de valence : électrons contenus dans la dernière couche électronique de l’atome

★ À maîtriser

• Les sous-couches s, p, d et f peuvent contenir respectivement 2, 6, 10 et 14 électrons.

• Pour un atome dans son état le plus stable et jusqu’à 18 électrons, on remplit les couches dans l’ordre croissant puis les sous-couches dans l’ordre s puis p, selon la séquence 1s, 2s, 2p, 3s, 3p.

📌 Un atome ou un ion est plus stable lorsque sa couche externe est saturée, comme celle des gaz nobles, et il peut gagner ou perdre des électrons pour atteindre cette stabilité.

Compléments

• Le modèle de Bohr n’est valable que pour l’hydrogène et les ions ne possédant qu’un seul électron.

💡 Astuce mémo

1s → 2s → 2p → 3s → 3p

📖 3. Organisation du tableau périodique

★ À maîtriser

📌 Les éléments du tableau périodique sont ordonnés par numéro atomique croissant et ceux d’une même colonne possèdent des propriétés chimiques similaires.

📌 Chaque ligne correspond à une couche électronique, tandis que chaque colonne regroupe des éléments ayant la même dernière sous-couche et un état de remplissage comparable.

• Pour trouver la période d’un élément à partir de sa configuration électronique, on retient le plus grand nombre quantique principal n, puis on détermine la colonne à partir de la sous-couche externe et de son remplissage.

Compléments

• La version courante du tableau périodique comporte 18 colonnes et 7 lignes, les lanthanides et les actinides étant généralement placés en bas.

• Le tableau périodique est organisé en blocs s, p, d et f, dont la largeur correspond respectivement à 2, 6, 10 et 14 électrons.

💡 Astuce mémo

Structure électronique → période, bloc et famille

📖 4. Formules de Lewis et liaisons

🔑 Notions clés & Définitions

• Formule de Lewis : représente uniquement les électrons de la couche de valence, les électrons célibataires par des points et les doublets non-liants par des traits
• Valence : nombre de liaisons qu’il est capable de former et correspond au nombre d’électrons célibataires dans sa formule de Lewis
• Liaison covalente : se forme lorsque deux atomes mettent en commun chacun un électron célibataire de leur couche de valence

📝 Points essentiels

📌 Les atomes H, Li et Be suivent la règle du duet en devenant plus stables avec 2 électrons sur leur couche de valence.

📌 Les autres atomes de la deuxième période deviennent plus stables lorsqu’ils possèdent 8 électrons sur leur couche de valence, conformément à la règle de l’octet.

💡 Astuce mémo

Électron célibataire = liaison ; doublet non-liant = stabilité locale

📖 5. Exceptions à la règle de l’octet

🔑 Notions clés & Définitions

• Radical : espèce chimique qui comporte un électron célibataire et qui réagit très facilement

📝 Points essentiels

• Le phosphore peut adopter les valences 3 ou 5, et le soufre peut adopter les valences 2, 4 ou 6 en étant hypervalents.

• Le bore et l’aluminium ont une valence 3 et peuvent posséder seulement 6 électrons de valence autour d’eux, ce qui constitue une lacune électronique par rapport à l’octet.

💡 Astuce mémo

H-B-R : hypervalents, lacunes, radicaux

📖 6. Ions et stabilité covalente

📝 Points essentiels

📌 Un anion a gagné un ou plusieurs électrons et porte une charge négative, tandis qu’un cation a perdu un ou plusieurs électrons et porte une charge positive.

• Les critères de stabilité sont: ne jamais placer une charge électrique supérieure à 1 sur un atome, ne pas écrire une structure cyclique, privilégier la formule où les atomes respectent la règle de l’octet

💡 Astuce mémo

Charge minimale → structure ouverte → octets respectés

📊 Tableaux de synthèse

Structure du tableau périodique