L'atome et les éléments chimiques | 2nde

Structure de l'atome

Atome

Plus petite particule de matière qui conserve les propriétés d'un élément chimique. L'atome est constitué d'un noyau central entouré d'électrons.

Le noyau

Le noyau contient :

Protons : charge positive (+e)
Neutrons : pas de charge (neutres)

Ces particules sont appelées nucléons.

Les électrons

Charge négative (-e)
Masse négligeable par rapport au noyau
Se déplacent autour du noyau

⚠️

L'atome est électriquement neutre : Nombre de protons = Nombre d'électrons

Notation symbolique

Un atome se note : ᴬ_Z X

X : symbole de l'élément
Z : numéro atomique (nombre de protons)
A : nombre de masse (nombre de nucléons = protons + neutrons)

EXEMPLE

Le carbone 12 : ¹²₆C

6 protons
6 neutrons (12 - 6 = 6)
6 électrons (atome neutre)

Calculs importants

Grandeur	Formule
Nombre de protons	Z
Nombre d'électrons (atome neutre)	Z
Nombre de neutrons	N = A - Z
Nombre de nucléons	A = Z + N

Le numéro atomique Z

Numéro atomique

Le numéro atomique Z est le nombre de protons dans le noyau. Il définit l'élément chimique.

⚠️

Tous les atomes d'un même élément ont le même nombre de protons (même Z).

Exemples :

Hydrogène : Z = 1
Carbone : Z = 6
Oxygène : Z = 8
Fer : Z = 26

Les isotopes

Isotopes

Les isotopes sont des atomes d'un même élément (même Z) mais avec un nombre de neutrons différent (donc A différent).

EXEMPLE

Les isotopes du carbone :

Carbone 12 : ¹²₆C (6 protons, 6 neutrons)
Carbone 13 : ¹³₆C (6 protons, 7 neutrons)
Carbone 14 : ¹⁴₆C (6 protons, 8 neutrons) - radioactif

⚠️

Les isotopes ont les mêmes propriétés chimiques car ils ont le même nombre d'électrons.

Le tableau périodique

Tableau périodique

Classification des éléments chimiques par numéro atomique croissant, organisée en lignes (périodes) et colonnes (familles).

Structure du tableau

Lignes (périodes) : même nombre de couches électroniques
Colonnes (familles) : mêmes propriétés chimiques

Les familles importantes

Colonne	Famille	Propriétés
1	Alcalins	Très réactifs, forment des ions +
2	Alcalino-terreux	Réactifs, forment des ions 2+
17	Halogènes	Très réactifs, forment des ions -
18	Gaz nobles	Stables, peu réactifs

EXEMPLE

Famille des halogènes (colonne 17) : Fluor (F), Chlore (Cl), Brome (Br), Iode (I) → Tous forment des ions avec une charge -1

Les couches électroniques

Configuration électronique

Répartition des électrons sur les différentes couches autour du noyau.

Règles de remplissage

Couche	Nom	Capacité maximale
1ère	K	2 électrons
2ème	L	8 électrons
3ème	M	18 électrons (8 en 2nde)

⚠️

Règle du duet et de l'octet :

Les atomes tendent à avoir 2 électrons sur la couche K (duet)
Ou 8 électrons sur leur couche externe (octet)

EXEMPLE

Configuration du sodium (Z = 11) :

Couche K : 2 électrons
Couche L : 8 électrons
Couche M : 1 électron → Notation : (K)² (L)⁸ (M)¹

Les ions

Ion

Atome ou groupe d'atomes qui a gagné ou perdu un ou plusieurs électrons. Un ion porte une charge électrique.

Cation (ion positif)

Cation

Ion formé par perte d'électrons. Il a plus de protons que d'électrons.

EXEMPLE

Le sodium Na perd 1 électron → Na⁺

11 protons, 10 électrons
Charge : +1

Anion (ion négatif)

Anion

Ion formé par gain d'électrons. Il a plus d'électrons que de protons.

EXEMPLE

Le chlore Cl gagne 1 électron → Cl⁻

17 protons, 18 électrons
Charge : -1

Ions courants à connaître

Ion	Formule	Nom
Na⁺	Sodium	Cation sodium
Cl⁻	Chlorure	Anion chlorure
Fe²⁺	Fer II	Cation fer (II)
Fe³⁺	Fer III	Cation fer (III)
Cu²⁺	Cuivre II	Cation cuivre (II)

Stabilité des atomes

⚠️

Les atomes cherchent à acquérir la configuration électronique du gaz noble le plus proche :

En perdant des électrons → cation
En gagnant des électrons → anion
En partageant des électrons → liaison covalente

EXEMPLE

Le chlore (Z = 17) a 7 électrons sur sa couche externe. Il lui manque 1 électron pour avoir l'octet. → Il gagne 1 électron et devient Cl⁻

Exercices

L'atome de fer a pour symbole ⁵⁶₂₆Fe. Donne le nombre de protons, neutrons et électrons.
Deux atomes ont respectivement A = 35, Z = 17 et A = 37, Z = 17. Sont-ils isotopes ? Justifie.
Écris la configuration électronique de l'oxygène (Z = 8) et du magnésium (Z = 12).
Le magnésium (Z = 12) forme l'ion Mg²⁺. Combien d'électrons a-t-il perdu ? Combien d'électrons possède l'ion ?

Points clés à retenir

Atome = noyau (protons + neutrons) + électrons
Z = nombre de protons, A = nombre de nucléons
Nombre de neutrons = A - Z
Isotopes : même Z, A différent
Configuration électronique : répartition des électrons (K, L, M)
Règle de l'octet : 8 électrons sur la couche externe
Cation : perte d'électrons (charge +)
Anion : gain d'électrons (charge -)