Thème : santé Sous thème : les médicaments COURS : DES ATOMES AUX IONS

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1 Thème : santé Sous thème : les médicaments COURS : DES ATOMES AUX IONS Introduction : Un excès ou une carence en ions est un signe de dysfonctionnement de l organisme. A l échelle de l infiniment petit, les ions peuvent constituer les principes actifs et les excipients composant les médicaments. D un point de vue chimique, un ion est un atome qui a perdu ou gagné des électrons. Il est donc important de parler de l atome avant de s attarder sur la notion d ions. I. L ATOME EN QUELQUES POINTS : 1. Description rapide de l atome La matière est constituée d atomes comportant un noyau chargé positivement, entouré d électrons chargés négativement. 2. Description détaillée de l atome Le noyau atomique est représenté symboliquement par la notation : où X correspond au symbole du noyau atomique A, appelé nombre de masse, indique le nombre de nucléons du noyau. Z, appelé numéro atomique, indique le nombre de protons du noyau. La connaissance de A et Z permet de déterminer le nombre de nucléons, de protons et de neutrons présents dans le noyau atomique. (Pour obtenir la valeur de Z et le symbole d un atome, consulter la classification périodique) Page 1 sur 6

2 Charge électrique Proton Neutron électron positive de valeur notée e égale à 1,6 x C C : Coulomb unité de la charge électrique nulle négative de valeur opposée à celle du proton - e = - 1,6 x C L'atome est électriquement neutre. Sa charge électrique globale est nulle. En effet, la charge électrique due aux électrons est compensée par celle des protons. Par conséquent, l'atome contient autant de protons que d électrons. 3. Les atomes isotopes Les atomes isotopes possèdent les mêmes propriétés chimiques (Le corps humain ne fera pas la différence entre des atomes isotopes), le même symbole et le même numéro atomique Z. (Même nombre de protons) Par contre, ils ne disposent pas des mêmes nombres de masse. (Leurs nombres de neutrons sont différents) Remarque : La classification distribuée fait apparaître le nombre de masse A de l atome isotope le plus abondant. (Pourcentage de présence le plus élevé) Exemple : La scintigraphie est un examen médical qui nécessite l injection d un produit radioactif comme l iode 131 (Cela signifie que A=131) Or la classification mentionne l atome d iode de symbole I et de nombre de masse A= 127. (Plus abondant) 4. Masse de l atome concentrée dans le noyau La masse des électrons étant négligeables devant celles des nucléons, l essentiel de la masse de l atome est concentrée dans le noyau. 5. Structure lacunaire L atome est essentiellement constitué de vide. (voir :Expérience de Rutherford) Page 2 sur 6

3 6. Répartition des électrons autour du noyau Il est impossible de donner la position exacte d un électron autour du noyau en un temps donné. Les électrons se répartissent sur des couches électroniques. De quoi s agit-il? Une couche électronique est une zone autour du noyau où la probabilité de présence de l électron est maximale. On appelle Structure électronique la répartition des électrons dans les différentes couches électroniques. Les couches électroniques sont nommées par des lettres : K, L, M, K étant celle la plus proche du noyau («Kern» en allemand signifiant noyau) Chaque couche peut contenir un nombre maximal d électrons donné par la formule 2n², n étant l ordre de la couche à partir du noyau. Couche électronique n nombre maximal d électrons K 1 (la plus proche du noyau) 2 (1)² = 2 L 2 2 (2)² = 8 M 3 2 (3)² = 18 Règle de remplissage pour les atomes dont le numéro atomique est inférieur ou égal à 18 (sinon hors programme de seconde) : Les électrons se répartissent d abord dans la couche K, puis lorsque celle-ci est complète, la couche L se remplit, etc. La couche externe (ou couche périphérique) correspond à la dernière couche électronique remplie. Par conséquent, elle est la plus éloignée du noyau. Ainsi l interaction avec le noyau du ou des électrons présents dans la couche externe est la plus faible. Exemple Structure électronique de l atome de Lithium (K) 2 (L) 1 La couche K étant entièrement remplie, le dernier électron se place dans la couche L Page 3 sur 6

4 II. DES ATOMES AUX IONS Une classification périodique des éléments et l application de la règle du duet ou de l octet permettent d expliquer la formule de certains ions. 1. Définition de l ion monoatomique Un ion est un atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons. (Seule la couche externe est concernée) Un atome qui perd un ou plusieurs électrons de la couche externe forme un ion appelé cation Charge électrique nombre d électrons noyau positive < nombre de protons identique à celui de l atome Exemple : L ion magnésium est un atome de magnésium ayant perdu deux électrons. Formule de l ion magnésium : Charge électrique = 2 e = 2 x 1,6x10-19 = 3,2 x C Un atome qui gagne un ou plusieurs électrons sur la couche externe forme un ion appelé anion Charge électrique nombre d électrons noyau négative > nombre de protons identique à celui de l atome Exemple : L ion fluorure est un atome de fluor ayant gagné un électron. Formule de l ion fluorure : Charge électrique = - e = - 1,6x10-19 C Remarque : Lorsque plusieurs atomes forment un ensemble dont la charge électrique globale n est pas nulle, on parle d ions polyatomiques. Exemple : l ion sulfate SO Règle du duet et de l octet Les atomes et les ions cherchent ainsi à acquérir la stabilité chimique des gaz nobles. Quelques précisions sur les gaz nobles sont nécessaires. Page 4 sur 6

5 3. Stabilité des gaz nobles Symboles présents dans la 18 ème colonne de la classification (la plus à droite) He : hélium ; Ne : Néon, Ar : Argon Présents dans l atmosphère dans de faibles proportions. Grande stabilité chimique (peu réactifs) Ils interviennent dans peu de transformations chimiques. Origine de leur grande stabilité chimique : Leur couche externe comporte 2 électrons (un duet) ou 8 électrons (un octet) 4. Application des règles du duet et de l octet Afin de satisfaire aux règles du duet et de l octet, les atomes peuvent gagner des électrons sur leur couche externe et devenir des anions Ou perdre des électrons de la couche externe et devenir des cations. Page 5 sur 6

6 Page 6 sur 6 L essentiel