Fiche de révision : De l'atome à l'élément chimique

La structure de l’atome

• Un atome est une sphère constituée d’un noyau autour duquel se déplacent des électrons.
• Un grand vide sépare les électrons du noyau. On dit que la matière est lacunaire.
• Le noyau de l’atome est formé de particules appelées les nucléons. Il existe deux types de nucléons : les protons et les neutrons.
• Les protons et les neutrons ont la même masse, égale à $1,67\times10^{-27}$ kg.
• Les neutrons sont électriquement neutres.
• Chaque proton porte une charge électrique positive, égale à $1,6\times10^{-19}$ Coulomb.
• Le Coulomb est l’unité de charge électrique, c’est une constante dont le symbole est $C$.
• Les électrons se déplacent à grande vitesse autour du noyau : on parle de nuage électronique.
• Le nombre d’électrons est égal au nombre de protons contenus dans le noyau.
• Chaque électron porte une charge électrique négative de $- 1,6\times10^{-19}C$, qui est l’exact opposé de la charge électrique d’un proton.
• La masse d’un atome est égale à la masse de ses nucléons (autrement dit, à la masse de son noyau).
• La masse de l’atome est égale à la masse d’un nucléon multipliée par son nombre de nucléons.
• L’atome contient autant d’électrons que de protons, avec des charges opposées : il est donc électriquement neutre.
• Notation symbolique pour représenter un atome :
• un atome est toujours noté sous la forme $^{A}_{Z}X$ ;
• le nombre de protons contenus dans le noyau est appelé numéro atomique ou nombre de charges, on le note $Z$, $Z$ donne donc aussi le nombre d’électrons ;
• le nombre de nucléons contenus dans le noyau est symbolisé par le nombre de masse, noté $A$ ;
• pour déterminer le nombre de neutrons on prend le nombre de nucléons $A$, auquel on soustrait le nombre de protons $Z$ : $\ A-Z$

Les isotopes et les ions

• Deux isotopes sont deux atomes qui ont le même nombre de protons (soit le même numéro atomique $Z$) mais un nombre de neutrons différents.
• Un ion est un atome qui a gagné ou perdu des électrons :
• un atome qui perd un ou plusieurs électrons devient un ion positif, appelé cation ;
• un atome qui gagne un ou plusieurs électrons devient un ion négatif, appelé anion.
• Un ion est représenté par le symbole de l’élément correspondant, avec mentionné en exposant la charge positive ou négative portée par cet ion.
• Si un ion est formé d’un seul atome, on dit qu’il est monoatomique.
• S’il est formé à partir d’un groupe d’atomes, il est polyatomique.
• Les isotopes et les ions sont des cas particuliers d’atomes : pour désigner en même temps un atome, ses ions et ses isotopes, on parle d’élément chimique.
• Un élément chimique $X$ regroupe l’atome $X$ avec ses isotopes et ions.
• Un élément est caractérisé par son numéro atomique $Z$.

Structure électronique d’un élément chimique (atome ou ion)

• Les électrons d’un atome ou d’un ion se répartissent en couches, appelées couches électroniques.
• Chaque couche électronique est représentée par une lettre et un numéro $n$.
• La 1^re couche $(n=1)$ est appelée $K$ et est la plus proche du noyau ;
• la 2^e couche $(n=2)$ est appelée $L$ ;
• la 3^e couche $(n=3)$ est appelée $M$ ;
• la 4^e couche $(n=4)$ est appelée $P$ ;
• et ainsi de suite jusqu’à la dernière couche, appelée couche externe.
• Chaque couche ne peut contenir qu’un nombre limité d’électrons égal à $2\times n^2$ électrons, $n$ étant le numéro de la couche.
• Les électrons de l’atome ou de l’ion remplissent progressivement les différentes couches.
• Pour décrire la structure électronique d’un atome ou d’un ion, on indique entre parenthèses les lettres correspondant aux couches remplies et on note en exposant de chaque lettre le nombre d’électrons présents sur la couche concernée. Les couches ne contenant pas d’électrons ne sont pas écrites.