L ATOME 1. Reproduisez et remplissez le tableau suivant. MODÈLE ANNÉE PARTICULES DESCRIPTION Atome. Démocrite. 5 e siècle av. J.-C. Les atomes sont indivisibles et sont tous faits du même matériau. Atome. Dalton 19 e siècle. L atome est indivisible, mais chaque élément possède son propre type d atome. Thomson. 1897. Électron et reste de l atome. Les électrons se trouvent dans une pâte chargée positivement. Le noyau central est positif, massif et très dense, Rutherford. 1909. Électrons et protons les électrons orbitent autour du noyau. Électrons et protons. Rutherford-Bohr 1913. Comme le modèle de Rutherford, mais les électrons occupent des orbites bien définies. 2. a) Quelle est la charge totale d un atome ayant 26 protons et 26 neutrons? Neutre (26 26 = 0). b) Si un atome électriquement neutre possède 8 électrons, combien possède-t-il de protons? 8 protons. Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-1-1 3. Dessinez les configurations électroniques des éléments suivants en utilisant la représentation complète. a) Béryllium (Be) c) Oxygène (O) b) Aluminium (Al) d) Argon (Ar) 4. Dessinez les configurations électroniques des éléments suivants en utilisant le modèle en arcs de cercle. a) Hélium (He) b) Sodium (Na) E-1-2 Corrigé du matériel reproductible Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-1-19
c) Vanadium (V) f) Argent (Ag) d) Soufre (S) g) Radon (Rn) e) Césium (Cs) h) Uranium (U) Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-1-3 5. Pour chacun des éléments suivants, déterminez : a) le nombre d électrons de valence ; b) le nombre de protons contenus dans le noyau ; c) le nom de l élément. 2é 8é 8é 1é K ) ) ) ) n = 1 2 3 4 2é 8é 18é 9é 2é Y ) ) ) ) ) n = 1 2 3 4 5 2é 5é N ) ) n = 1 2 2é 8é 18é 3é Ga ) ) ) ) n = 1 2 3 4 NOMBRE D ÉLECTRONS DE VALENCE NOMBRE DE PROTONS NOM DE L ÉLÉMENT 1 électron de valence. 19 protons. Potassium. 2 électrons de valence. 39 protons. Yttrium. 5 électrons de valence. 7 protons. Azote. 3 électrons de valence. 31 protons. Gallium. 6. Représentez la couche de valence des éléments suivants en utilisant la notation de Lewis : a) Nickel (Ni) : e) Rubidium (Rb) : b) Azote (N) : f) Carbone (C) : c) Xénon (Xe) : g) Bismuth (Bi) : d) Radium (Ra) : h) Or (Au) : 7. a) Quelle est la masse du neutron et celle du proton? Neutron : 1,6749 10 27 kg ; proton : 1,6726 10 27 kg. b) Comparez ces deux masses. Que pouvez-vous en dire? La masse du neutron est un peu plus importante que celle du proton. c) Quelle est la charge électrique du neutron? 0 d) À qui accorde-t-on la découverte du neutron? En quelle année? À Chadwick, en 1932. E-1-4 Corrigé du matériel reproductible Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc E-1-20 Corrigé du matériel reproductible Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc
8. Vrai ou faux? a) Les isotopes d'un élément possèdent un même nombre d'électrons, mais un nombre différent de protons. Faux. b) Les isotopes d'un élément ont le même nombre de nucléons et le même nombre d'électrons. Faux. c) Les isotopes d'un élément possèdent un même nombre de protons et un même nombre d'électrons, mais un nombre différent de neutrons. Vrai. d) Les isotopes d'un élément ont le même nombre de protons, le même nombre de neutrons, mais un nombre différent d'électrons. Faux. 9. Quelle est la composition des atomes du brome 79 et du brome 81? Brome 79 : 35 protons, 35 électrons et 44 neutrons. Brome 81 : 35 protons, 35 électrons et 46 neutrons. 10. Parmi les compositions de noyau suivantes, lesquelles pourraient représenter des isotopes du ruthénium (Ru)? a) 42 protons, 50 neutrons d) 45 protons, 58 neutrons b) 44 protons, 56 neutrons e) 42 protons, 58 neutrons c) 44 protons, 52 neutrons f) 46 protons, 60 neutrons b et c. 11. Parmi les compositions de noyau en 10, pouvez-vous identifier d autres isotopes? Si oui, lesquels? a et e sont des isotopes du molybdène. Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-1-5 LA CLASSIFICATION DES ATOMES : LE TABLEAU PÉRIODIQUE 12. Associez les descriptions de la colonne de gauche aux termes proposés dans la colonne de droite. a) Nous occupons la dernière colonne du tableau périodique des éléments. 3 b) Je forme une famille à moi seul. 5 c) Nous sommes des gaz ayant une réactivité chimique nulle. 3 1) Alcalins d) Nous réagissons fortement avec l'eau. 1 e) Nous sommes des métaux mous, légers et d'aspect argenté. 4 2) Halogènes f) Notre configuration électronique montre une saturation de la couche périphérique. 3 3) Gaz inertes g) Nous sommes situés à côté des gaz rares dans le tableau périodique. 2 h) Nous occupons l'extrême gauche du tableau périodique. 1 i) Nous sommes associés à la composition des roches. 4 4) Alcalinoterreux j) Nous avons un seul électron de valence, ce qui explique notre grande réactivité chimique. 1 k) Nous sommes situés dans la deuxième colonne du tableau périodique. 4 5) Hydrogène 13. Le tableau périodique peut être divisé en trois régions ; nommez-les et associez-les aux chiffres de l'illustration ci-dessous. 1. 2. 3. 1. Métaux ; 2. Métalloïdes ; 3. Non-métaux. E-1-6 Corrigé du matériel reproductible Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-1-21
14. Quels sont les renseignements fournis par le numéro atomique d un élément? Le nombre de protons dans le noyau de l atome. Donc, on peut en déduire le nombre d électrons puisque l atome est électriquement neutre. 15. Déterminez le numéro atomique des atomes suivants. 16 243 a) 8 O 8 d) 92 U 92 b) 1 25 1 H 1 e) 12 Mg 12 37 c) 17 Cl 17 27 16. Observez la représentation symbolique de l atome d aluminium ci-contre 13 Al et déterminez : a) le nombre d électrons de cet atome : 13 b) le nombre de protons : 13 c) le nombre de neutrons : 14 d) le nombre de particules du nucléon : 27 e) la charge du noyau : +13e (13 protons positifs, e étant la charge élémentaire) f) quel nombre correspond à la lettre A : Masse atomique : 27. g) quel nombre correspond à la lettre Z : Numéro atomique : 13. 17. a) À l aide de la notation symbolique Z X, représentez la composition des atomes du tableau suivant. ATOME 1 ATOME 2 ATOME 3 Nombre de protons 16 18 22 Nombre de neutrons 18 22 26 Nombre d électrons 16 18 22 Atome 1 : 34 16 X ; atome 2 : 40 18 X ; atome 3 : 48 22 X. b) Déterminez le numéro atomique de chacun et l élément correspondant. Atome 1 : 16, soufre ; atome 2 : 18, argon ; atome 3 : 22, titane. Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-1-7 18. a) Combien de neutrons possède l isotope du calcium représenté 44 20 Ca? 24 44 42 b) Qu est-ce qui distingue l'isotope 20 Ca de l isotope du calcium Ca 20 Le nombre de neutrons : ces isotopes ont respectivement 24 et 22 neutrons.? 19. Un atome de zinc possède 30 protons et 65 nucléons. a) Donnez sa composition en protons, en neutrons et en électrons. 30 protons, 30 électrons et 35 neutrons. b) Écrivez sa représentation symbolique. 65 30 Zn c) À partir de la masse du nucléon, calculez le nombre d'atomes de zinc contenus dans un échantillon ayant une masse de 1 g. 9,265 10 21 atomes de zinc. 20. Expliquez pourquoi le rayon atomique diminue et l énergie de première ionisation augmente le long d une période. Le nombre de protons dans le noyau augmente le long d une période. La force d attraction du noyau augmente également, ce qui resserre les liens entre le noyau et les électrons (le rayon atomique diminue). Les électrons sont également plus fortement retenus au noyau, ce qui fait augmenter l énergie de première ionisation. E-1-8 Corrigé du matériel reproductible Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc E-1-22 Corrigé du matériel reproductible Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc
21. Calculez la masse atomique moyenne des éléments suivants à l aide du tableau ci-dessous. Laissez des traces de vos calculs. ÉLÉMENT NOMBRE DE MASSE POURCENTAGE DANS LA NATURE Azote 14 15 99,64 0,36 Potassium 39 40 41 93,10 0,01 6,89 Azote 99,64 % de 14 = 13,94 0,36 % de 15 = 0,054 13,94 + 0,054 = 13,994 Réponse : 13,994 Potassium 93,10 % de 39 = 36,309 0,01 % de 40 = 0,004 6,89 % de 41 = 2,825 36,309 + 0,004 + 2,825 = 39,138 Réponse : 39,138 Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-1-9 LES LIAISONS INTERATOMIQUES 22. a) Quel type de liaison prend place entre un non-métal et un non-métal? Covalente. b) Quel type de liaison s établit entre deux atomes qui ont des électronégativités semblables? Covalente. c) Quel type de liaison prend place entre un métal et un non-métal? Ionique. d) Quel type de liaison se produit lorsque des électrons sont également attirés par deux noyaux? Covalente. e) Quel type de liaison s établit si deux atomes ont des électronégativités très différentes? Ionique. f) Quel type de liaison implique un transfert d électrons? Ionique. g) Quel type de liaison implique la formation de deux ions? Ionique. 23. a) Combien d électrons doit capter l atome d hydrogène pour obtenir la stabilité électronique? 1 b) Combien de liaisons chimiques cet atome pourra-t-il former? 1 24. Déterminez le type de liaison représenté dans le schéma suivant. Ionique. E-1-10 Corrigé du matériel reproductible Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-1-23
25. À l aide de l atome de carbone ci-dessous, représentez, en utilisant la notation de Lewis, les liaisons chimiques qui peuvent se former lorsque le carbone est mis en contact avec les atomes suivants. a) Atomes d hydrogène b) Atomes d oxygène Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-1-11 c) Atomes de chlore 26. Indiquez le type de liaisons chimiques formées par les éléments suivants. a) Na et Cl : Ionique. b) Mg et O : Ionique. c) Li et N : Ionique. d) C et Cl : Covalente. e) H et F : Covalente. E-1-12 Corrigé du matériel reproductible Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc E-1-24 Corrigé du matériel reproductible Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc
SYNTHÈSE 27. Quel modèle atomique explique : a) la neutralité électrique de l atome ; Thomson. b) la déviation des particules alpha ( ) lors du bombardement d une feuille d or ; Rutherford. c) les divers niveaux d énergie des électrons. Rutherford-Bohr. 28. Dessinez la configuration électronique des atomes suivants à l aide du modèle en arcs de cercle. a) 4 He 27 c) 2 13 Al 9 b) 4 Be Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-1-13 29. Associez les expressions de la colonne de gauche au modèle atomique de la colonne de droite. a) Pouding aux raisins (plum pudding) 3 1) Modèle de Rutherford-Bohr b) Modèle planétaire 4 2) Modèle simplifié c) Neutrons 2 3) Modèle de Thomson d) Niveau d énergie 1 4) Modèle de Rutherford 30. Le tableau suivant indique le nombre d'électrons qui se trouvent sur chacune des couches électroniques des alcalins. ÉLÉMENT 1 2 3 4 5 6 7 Li A F Na 2 B G K 2 8 C H Rb 2 8 18 8 I Cs 2 8 18 D 8 J Fr 2 8 18 32 E 8 K a) À l aide du tableau périodique, indiquez le nombre d'électrons des éléments situés dans les cases A, B, C, D et E. A : 2 ; B : 8 ; C : 8 ; D : 32 ; E : 18. b) À l aide du tableau périodique, déterminez le nombre d'électrons des éléments situés dans les cases F, G, H, I, J et K. F : 1 ; G : 1 ; H : 1 ; I : 1 ; J : 1 ; K : 1. c) Les éléments du tableau ci-dessus forment une famille. Ces éléments sont-ils très réactifs, peu réactifs ou nullement réactifs? Expliquez votre réponse. Très réactifs, seulement un électron de valence. d) Ces éléments ont-ils tendance à céder un électron ou à acquérir un électron? Expliquez votre réponse. Ils ont tendance à céder un électron, car ils ont un électron de valence à donner pour que leur dernière couche électronique soit pleine. E-1-14 Corrigé du matériel reproductible Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-1-25
e) Quel indice prouve que ces éléments appartiennent à une même famille? Ils ont tous un seul électron de valence. 31. a) Nommez la région du tableau périodique où se trouvent les éléments suivants. 1) Le fer et le cuivre : Métaux. 2) Le néon et le chlore : Non-métaux. 3) Le silicium et le bore : Métalloides. b) Énumérez trois caractéristiques ou plus qui sont propres à chacune des régions. Les métaux Ils sont brillants (ont un éclat métallique). Ils sont conducteurs d électricité et de chaleur. Ils sont malléables et ductiles. Ils possèdent peu d électrons de valence et plusieurs d entre eux réagissent avec des acides. Les non-métaux Ils ont un aspect terne, sans éclat. Ils sont mauvais conducteurs d électricité et de chaleur. Ils ne peuvent pas être laminés, étirés en fils et ne sont pas malléables. Les métalloïdes Leurs propriétés sont semblables à celles des non-métaux sauf qu ils sont conducteurs d électricité, à divers niveaux, tout comme les métaux. Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-1-15 32. a) À l aide de la notation orbitale, représentez les éléments des périodes 2 et 3 du tableau périodique. Quelle conclusion tirez-vous à la suite de cette observation? Les éléments d une période ont le même nombre de couches électroniques, et le nombre d électrons de valence augmente constamment. Période 2 : Période 3 : E-1-16 Corrigé du matériel reproductible Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc E-1-26 Corrigé du matériel reproductible Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc
b) Quel renseignement fournit le numéro en chiffres romains d'une famille? Le nombre d électrons de valence. c) Quel renseignement le numéro d'une période fournit-il? Le nombre de couches électroniques. 33. À l aide du tableau 1.3, à la page 17, calculez la masse atomique moyenne du carbone, de l oxygène et du mercure. Laissez des traces de vos calculs. Carbone : 12,011 ; oxygène : 16,012 ; mercure : 200,28. Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-1-17 34. a) À l aide du modèle atomique simplifié, illustrez la configuration électronique de deux atomes d hydrogène. Utilisez des couleurs différentes pour chaque atome. b) Si ces deux atomes sont rapprochés, quel type de liaison sera établi? Expliquez votre réponse. Covalente, ce sont deux non-métaux identiques. c) Dessinez la molécule formée et représentez les électrons sur sa couche électronique périphérique pour expliquer le type de liaison chimique. d) Écrivez la formule moléculaire de la molécule formée. H2 35. Complétez un tableau semblable à celui présenté ci-dessous. ATOME Cu NUMÉRO ATOMIQUE NOMBRE DE MASSE NOMBRE DE PROTONS NOMBRE DE NEUTRONS NOMBRE D ÉLECTRONS 64 29 29 64 29 35 29 Au 79 197 79 118 79 Se 34 79 34 45 34 14 N 7 7 14 7 7 7 E-1-18 Corrigé du matériel reproductible Merci de ne pas photocopier Éditions Grand Duc Éditions Grand Duc Merci de ne pas photocopier Corrigé du matériel reproductible E-1-27