Lycée Joliot Curie à 7 CHIMIE - Chapitre VI Classe de Seconde Chapitre n 6 «Des atomes, des ions et des molécules» Les compétences à acquérir - Répartition des électrons en couches, appelées K, L, M pour les éléments de numéro atomique compris entre 1 et 18 - Connaître et appliquer les règles du duet et de l octet pour rendre compte des charges des ions monoatomiques. - Utiliser la classification périodique pour retrouver la charge des ions monoatomiques. - Représenter des formules développées et semi-développées correspondant à des modèles moléculaires. - Savoir qu à une formule brute peuvent correspondre plusieurs formules semi-développées. - Repérer la présence d'un groupe caractéristique dans une formule développée. - Utiliser la classification périodique pour retrouver la charge des ions monoatomiques. TP : Utiliser des modèles moléculaires et des logiciels de représentation. Pratiquer une démarche expérimentale pour vérifier la conservation des éléments au cours d une réaction chimique. I Comment se répartissent les électrons autour du noyau? 1- Où sont les électrons dans l atome? Je construis mon cours à partir de capneuronal Il n est pas possible de localiser précisément autour du noyau. Par contre les électrons se déplacent à des distances constantes autour du noyau et forme des sphères autour du noyau. Ces sphères sont appelées les 2- Les couches électroniques : Les électrons d un atome se répartissent en couches électroniques. Chaque couche est caractérisée par son numéro n et est représentée par une lettre. - La couche n = 1, c'est-à-dire la plus près du noyau, est notée : couche - La couche n = 2, est notée : couche - Pour n = 3, est notée : couche 3- Règles de remplissage des couches électroniques La répartition des électrons d un atome est déterminée par deux règles. 1 ère règle (Principe de Pauli) Chaque couche électronique ne peut contenir qu un nombre limité d électrons. Quelle est celle qui contiendra le moins d électrons?. La couche de numéro n contient au maximum 2xn 2 Une couche contenant son nombre maximum d électrons est dite couche K L M Valeur de n 1 2 3 Nombre maximum d électrons Chapitre n 6 «Des atomes, des ions et des molécules» Page 1
2 ème règle : Les électrons de l atome remplissent progressivement les couches électroniques. Ils se placent d abord dans la couche puis, quand celle-ci est saturée/pleine, ils remplissent la couche suivante Quand la couche est saturée à 8 électrons, ils remplissent la couche Un électron ne peut être placé dans une couche que si les couches précédentes sont saturée/vide 4- couche externe: La dernière couche occupée, la plus éloigné du noyau, s appelle la couche externe/ interne. 5- Structure électronique d un atome : Pour représenter la structure électronique d un atome, on écrit entre parenthèse la lettre qui correspond à chaque couche et on indique en exposant, en haut à droite, le nombre d électrons présents dans la couche. (K) (L) (M) Un exemple : L atome d aluminium dont le symbole de son noyau est Combien d électrons possède l atome d aluminium? Justifiez Sa structure électronique est donc : Quelle est sa couche externe? Combien d électrons possède t il sur sa couche externe? Que peut-on dire de la couche L de cet atome? Autres exemples : L atome de carbone dont le symbole de son noyau est 12 6 C L atome de sodium Na dont le symbole de son noyau est L atome de néon Ne dont le symbole de son noyau est L atome de chlore Cl dont le symbole de son noyau est II- Pourquoi les atomes forment des ions ou se combinent entre eux pour former des molécules? Tout simplement parce que la majorité des atomes ne sont stables. Il existe, cependant, une famille d atomes stables. 1- Une famille très stable : Certains atomes ont la particularité d être stable : - dont le symbole du noyau est : - dont le symbole du noyau est - dont le symbole du noyau est Chapitre n 6 «Des atomes, des ions et des molécules» Page 2
Perçons leur mystère : Pour chaque atome, écrire en justifiant leur structure électronique : Hélium (Z=2) Néon (Z=10) Argon (Z=18) Il possède = protons Donc le nuage électronique est constitué électrons. Structure électronique : Il possède = protons Donc le nuage électronique est constitué électrons. Structure électronique : Il possède = protons Donc le nuage électronique est constitué électrons. Structure électronique : Comment expliquer cette stabilité : 3- Règles de stabilité : Vu que ces gaz appelés présentent une stabilité particulière due à leur configuration électronique, chaque atome d un élément va essayer d obtenir la même configuration - Règle du duet : Les éléments de numéro atomique inférieur ou égal à 4 évoluent de manière à acquérir la structure électronique (K) 2 de l hélium. C'est-à-dire 2 électrons sur la couche K - Règle de l octet : Les éléments de numéro atomique supérieur à 4 évoluent de manière à acquérir la structure électronique du néon (K) 2 (L) 8 ou de l argon (K) 2 (L) 8 (M) 8, c'est-à-dire obtenir électrons sur leur couche externe. III- Formation des ions : Pour satisfaire à ces règles, les atomes peuvent : - Soit gagner ou perdre un ou plusieurs électrons pour être. Dans ce cas, l'atome devient un... 1- Qu est ce qu un ion? Commentez le schéma : 2- L ion sodium est Na + et pas Na 2+ - L ion chlorure Cl - et pas Cl + (Vidéo 2) Pourquoi l ion Na +? Pourquoi l ion Cl -? Chapitre n 6 «Des atomes, des ions et des molécules» Page 3
3- Autres exemples : Quel est l ion formé par un atome de magnésium Mg? Quel est l ion formé par un atome de chlore Cl? 4- Mécanisme de formation des ions Considérons l'atome de sodium Na : Z=11 sa formule électronique est : (K) (L) (M). Il possède électrons sur sa couche externe ( ). Pour devenir stable il doit donc électron. De cette manière il remplira la règle de sur sa couche externe Cet atome, initialement neutre du point de vue électrique, va donc. un électron lors de sa transformation en ion sodium Considérons l'atome de chlore Cl : Z=17 sa formule électronique est : (K) (L) (M). Il possède. électrons sur sa couche externe ( ). Pour devenir stable il doit donc électron. De cette manière il remplit la règle de sur sa couche externe. Cet atome, initialement neutre du point de vue électrique, va donc électron lors de sa transformation en ion chlorure Considérons l'atome de magnésium Mg : Z=12 Chapitre n 6 «Des atomes, des ions et des molécules» Page 4
IV. Mécanisme de formation des molécules - Une liaison covalente entre deux atomes instables correspond à la mise en commun de deux électrons de leurs couches externes pour former un doublet d'électrons appelé - Le doublet liant est considéré comme appartenant à liés. - Les liaisons permettent de grouper des atomes pour former des... - On représente une liaison covalente par un entre deux symboles atomiques voir exemple ci dessous. Méthode pour établir la structure d une molécule : Ecrire la formule brute de la molécule (exemple : CO 2 ). A partir du numéro atomique Z, donner la structure électronique (K..L..M..) de chaque atomes exemple : l atome de carbone C : (K)²(L) 4, l atome d oxygène O : (K)²(L) 6. Donner le nombre d électron sur la couche externe et déduire le nombre de liaison de covalence possible pour atteindre une structure stable. exemple : C : (K)²(L) 4 4 e- sur la couche externe, il faut encore liaisons covalentes pour faire un octet. O : (K)²(L) 6 6 e- sur la couche externe, il faut encore liaisons covalentes pour faire un octet. Déduire et dessiner la structure de la molécule. Exemples pour des atomes fréquemment rencontrés. Atomes Structure électronique nombre de liaisons possibles Hydrogène H (Z=1) Chlore Cl (Z=17) Oxygène O (Z=8) Azote N (Z=7) Carbone C (Z=6) Chapitre n 6 «Des atomes, des ions et des molécules» Page 5
Quelques exemples de molécules : Formule brute Formule développée Formule semi-développée Les atomes sont regroupés entre eux. Tous les éléments chimiques sont représentés par leur symbole et toutes les liaisons covalentes sont représentées par des tirets entre les atomes concernés. comme la précédente (formule développée) sauf que les liaisons avec les atomes d Hydrogène (H) ne sont pas représentées C 2 H 6 O Déterminez les formules développées et semi-développées des molécules de formules brutes suivantes : C 3 H 8, C 3 H 6, CO 2, C 2 H 4 O 2 et C 2 H 4 ONCl Chapitre n 6 «Des atomes, des ions et des molécules» Page 6