Fiche de révision : Structure de l’atome

📋 Plan du Cours

1. Constitution et modèle atomique
2. Particules et neutralité électrique
3. Masse et dimensions de l’atome
4. Nucléides et isotopes
5. Couches et remplissage électroniques
6. Valence et stabilité chimique

📖 1. Constitution et modèle atomique

🔑 Notions clés & Définitions

• Atome : La plus petite partie indivisible de la matière, constituée d’un noyau central autour duquel gravitent un ou plusieurs électrons.
• Nucléon : Un nucléon est une particule constitutive du noyau, c’est-à-dire un proton ou un neutron.

💡 Astuce mémo

Un noyau central entouré d’un nuage d’électrons

📖 2. Particules et neutralité électrique

📝 Points essentiels

• Le proton a une masse de $m_p=1{,}67\times10^{-27}\ \mathrm{kg}$ et une charge de $+e=1{,}6\times10^{-19}\ \mathrm{C}$, tandis que le neutron a une masse de $m_n=1{,}67\times10^{-27}\ \mathrm{kg}$ et une charge nulle.

📌 Un atome contient Z protons et Z électrons, donc sa charge totale vérifie $Q=(Ze)+(-Ze)=0$ et l’atome est électriquement neutre.

💡 Astuce mémo

Protons positifs, électrons négatifs, neutrons neutres

📖 3. Masse et dimensions de l’atome

★ À maîtriser

📐 Formule - La masse du noyau vérifie $m_{noy}=Z m_p+N m_n=m_p(Z+N)$ puisque $m_p=m_n$.

• Comme $m_p=1835m_e$, la masse des électrons est négligeable et la masse de l’atome est essentiellement concentrée dans le noyau.

• Le rayon d’un atome est de l’ordre de $10^{-10}\ \mathrm{m}$, tandis que le rayon d’un noyau atomique est de l’ordre de $10^{-15}\ \mathrm{m}$.

Compléments

• L’atome a une structure lacunaire, car il existe du vide entre le noyau et les électrons qui gravitent autour de lui.

💡 Astuce mémo

Noyau massif → masse concentrée ; espace vide → structure lacunaire

📖 4. Nucléides et isotopes

🔑 Notions clés & Définitions

• Numéro atomique Z : Le nombre de protons du noyau.
• Nombre de masse A : Le nombre de masse A est le nombre total de nucléons du noyau et vérifie $A=Z+N$.
• Nucléide : Un nucléide est caractérisé par le couple $(Z,A)$ et se représente par le symbole $^{A}_{Z}X$.

📝 Points essentiels

📌 Des isotopes sont des nucléides ayant le même numéro atomique Z mais des nombres de masse A différents.

💡 Astuce mémo

Même Z = même élément ; A différent = isotopes

📖 5. Couches et remplissage électroniques

★ À maîtriser

• Les couches électroniques sont associées aux nombres quantiques suivants :

  • K : n=1
  • L : n=2
  • M : n=3
  • N : n=4
  • O : n=5

• Une couche électronique de rang n peut contenir au maximum $2n^2$ électrons.

• Les électrons occupent successivement les couches électroniques en commençant par le plus petit nombre quantique, dans l’ordre K, L, M puis N.

Compléments

• Les couches K, L, M et N peuvent contenir respectivement au maximum 2, 8, 18 et 32 électrons.

• Les structures électroniques données sont :

  • H : K¹
  • C : K²L⁴
  • N : K²L⁵
  • O : K²L⁶
  • Cl : K²L⁷

💡 Astuce mémo

K → L → M → N, du plus petit n au plus grand

📖 6. Valence et stabilité chimique

🔑 Notions clés & Définitions

• Couche de valence : La dernière couche électronique occupée de l’atome.

★ À maîtriser

📌 Pour Z>4, un atome tend à perdre ou gagner des électrons afin d’avoir 8 électrons sur sa couche de valence et d’acquérir la structure électronique du gaz noble le plus proche.

• L’atome de chlore $^{35}_{17}\mathrm{Cl}$ possède la structure K²L⁸M⁷ et devient l’ion Cl⁻ de structure K²L⁸M⁸, identique à celle de l’argon.

Compléments

📌 Dans la représentation de Lewis, un électron célibataire est représenté par un point et un doublet d’électrons par un tiret.

💡 Astuce mémo

Électron célibataire = point ; doublet = tiret

📊 Tableaux de synthèse

Particules du noyau