Cours 2.1
Modèle atomique
Cours en classe de 2nde
1- Du concept d'atome à celui d'élément chimique
1.1. Modèle atomique
Au lycée, on approfondit la connaissance de la composition de l'atome, notamment en apprenant les caractéristiques des nucléons et des électrons ---cf fiche de cours ci-contre.
Par ailleurs, on étudie la répartition des électrons dans l'atome (cf paragraphe 3). Cette description permettra de comprendre l'existence des ions monoatomiques (paragraphe 4) et des molécules (cf cours liaison chimique).
cours 125- atome - composition.pdf1.2. La classification périodique
La classification périodique, initialement proposé par Mendeleïev puis légèrement modifié, classe tous les éléments connus.
Vous trouverez ci-contre la classification en chanson !
et ci-dessous un lien Internet pour une classification périodique interactive : https://www.ptable.com/?lang=fr
info 122 - classification périodique XAZ.pdfDans un premier temps (notamment au collège), la confusion entre atome et élément chimique est compréhensible. La distinction devient cependant indispensable au lycée quand on étudie :
les ions monoatomiques
les transformations chimiques faisant intervenir les ions
les isotopes
cours 125- élément chimique - définition.pdf1.3. Concept d'isotope
On appelle isotope tous les atomes ayant le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons.
Support de cours
présentation 125- isotope.pdf2- Comment se répartissent les électrons dans un atome ?
2.1. En quelques mots
Les électrons tournent autour du noyau. Le premier réflexe est de les imaginés en rotation telles les planètes autour du Soleil ou on pourra les imaginer dans un mouvement désordonné. Dans les deux cas, on imagine des électrons qui suivent des trajectoires plus ou moins complexes.
Sans aller trop loin dans le modèle quantique de l'atome, nous pouvons préciser qu'en réalité, nous ne pouvons donner que la probabilité de présence
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2.2. Le schéma de Lewis d'un atome
On commence d'abord par ne comptabiliser que les électrons de la couche de valence (revoir configuration électronique d'un atome si nécessaire).
Puis on représente, autour du symbole de l'atome (noté X ci-contre), huit cases où nous placerons les électrons de valence de l'atome.
Méthode de remplissage : on place un électron dans une double case puis on tourne pour répartir les électrons dans le maximum de double case.
Après avoir fait le tour des quatre doubles cases, on revient à la première et on finit de placer les derniers électrons.
3. Stabilité des atomes : deux règles de base.
Les gaz nobles sont des atomes chimiquement stables. En analysant leur configuration électronique, on constate que leur dernière couche électronique est saturée. On en déduit que la stabilité d'un atome est due à la saturation de la dernière couche électronique. C'est à partir de cette conclusion que la règle de l'octet et celle du duet sont énoncés.
On pourra retenir : "Les atomes tendent à obtenir la configuration électronique du gaz noble le plus proche".
Mais il existe une formulation qui distingue les deux règles :
Si le numéro atomique de l'atome est inférieur ou égal à 4, il tend à obtenir la configuration électronique de l'hélium 1s² d'où le nom de règle du duet
Si le numéro atomique de l'atome est supérieur ou égal à 5, il tend à obtenir 8 électrons sur sa couche externe (d'où le nom de règle de l'octet).
En enseignement de spécialité vous rencontrerez d'autres cas :
Il existe un certain nombre de molécules ne respectant pas ces deux règles (on parle de règle de l'octet réduit ou d'hypervalence). Ces règles permettent de décrire davantage de molécules comme AlCl3 et SF6 .
La plupart des éléments chimiques n'existent pas sous la forme atomique stable (contrairement aux gaz nobles).
Les éléments chimiques se stabilisent de deux manières :
soit en devenant un ion (vu en classe)
soit en formant une molécule (cf Modèle de Lewis)
Animations illustrant la stabilisation d'un atome en appliquant la règle de l'octet ou du duet