Chapitre n° 6 : Les atomes et les ions
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Chapitre n° 1 : Les atomes et les ions
Objectifs :
connaître le modèle de l'atome ;
connaître la charge électrique dun atome ;
connaître la définition dun ion;
connaître les deux familles des ions;
connaître les formules chimiques de quelques ions ;
savoir écrire la formule d'un ion ou d'un composé ionique.
I _ Les atomes
1°) Constitution dun atome
En classe de quatrième, certaines réactions chimiques (Combustion du carbone, du dihydogène .....) ont été interprétées en postulant l'existence de particules : les atomes.
Nous donnerons ici un modèle plus simple, qui sera complété dans les classes ultérieures.
Un atome est constitué par un noyau et des électrons tous identiques, en mouvement autour du noyau.
Fð L'ensemble des électrons constitue le nuage électronique qui renferme des charges négatives portées par les électrons. Ceux-ci sont animés d'un mouvement rapide et désordonné autour du noyau.
Fð Le noyau, placé au centre de l atome, renferme des charges positives portées par des particules appelées protons.
Le noyau contient des charges positives (protons p+) et des particules neutres (neutrons n).
Remarque :
Les neutrons interviennent dans les réactions nucléaires et permettent de casser les atomes duranium 235.
2°) Neutralité électrique de l'atome
La charge totale dun atome est nulle : un atome est électriquement neutre. Il possède autant de charges positives que de charges négatives.
EMBED MSDraw.Drawing.8.2
3°) Dimensions et masses atomiques
La masse dun atome est pratiquement égale à la masse de son noyau.
Le diamètre du noyau dun atome est de 10000 à 100000 fois plus petit que le diamètre de latome
Remarque : Un atome est de lordre de 10-10 m. Cela revient à prendre 1 cm et à le couper 1 million de fois.
4°) Répartition des électrons autour du noyau
Les électrons de latome se répartissent autour du noyau sur différentes couches concentriques. Le nombre de couches dépend de latome et de sa place dans la tableau de
Mendeleïev.
Le tableau comprend 7 lignes appelées K ; L ; M ; N ; O ; P ; Q. Ces lignes représentent les différentes couches sur lesquelles les électrons se répartissent. Cette répartition se fait de manière irrégulière mais réfléchie.
Ainsi : _ la couche K aura au maximum 2 électrons
_ la couche L aura au maximum 8 électrons
_ la couche M aura au maximum 8 électrons
_ la couche N aura au maximum 18 électrons
_ la couche O aura au maximum 18 électrons
_ la couche P aura au maximum 32 électrons
_ la couche Q aura au maximum 64 électrons
Si une couche est pleine, les électrons remplissent la suivante et ainsi de suite.
Remarque :
Le nombre délectrons varie dun atome à lautre. Dans le tableau, ce nombre est indiqué et sappelle le numéro atomique.
Exemple :
Latome de sodium Na se trouve sur la 3° ligne (M). Cela signifie que latome aura trois couches concentriques.
Son numéro atomique est 11. Il possède donc 11 électrons.
_ la couche K en prendra 2 sur les 11
_ la couche L en prendra 8 sur les neuf restants
_ et donc la couche M en aura 1
Ainsi si on ajoute tous les électrons des couches on retrouve les 11 électrons de départ.
II _ Les ions
1°) Définition
Un ion est un atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.
Certains ions sont constitués dun seul type datome. On les appelle des ions monoatomiques.
Dautres sont formés par lassociation datomes de types différents : ce sont des ions polyatomiques.
Un atome ne peut perdre que des charges négatives.
Le nombre de protons (charges positives) ne change pas.
2°) Anion ou cation
Comme les atomes gagnent ou perdent des électrons (charges négatives), ils ne peuvent pas être électriquement neutre.
Au départ, dans un atome, le nombre délectrons est égal au nombre de protons.
Si un atome gagne un ou plusieurs électrons, la quantité délectrons (charges négatives) devient supérieure à la quantité de protons (charges positives). Dans ce cas, lensemble sera électriquement négatif.
Lion sera, alors, un anion.
Inversement, si un atome perd des charges négatives, les charges positives seront plus nombreuses que les charges négatives. Lensemble sera positif. Lion fera partie de la famille des cations.
Un anion est un ion négatif. Il a gagné un ou plusieurs électrons.
Un cation est un ion positif. Il a perdu un ou plusieurs électrons.
Remarque : Les ions polyatomiques sont le plus souvent des anions.
3°) Formules chimiques de quelques ions
Noms des anionsFormules chimiquessulfateSO4 2-chlorureCl-carbonateCO3 2- nitrateNO3 -hydroxydeOH - hydrogénocarbonateHCO3 -Noms des cationsFormules chimiquessodiumNa +calciumCa 2+Fer IIFe 2+Fer IIIFe 3+aluminiumAl 3+hydroniumH -
Observations :
_ les anions ont des noms qui finissent par la terminaison ate; -ure ; et parfois ite.
_ les cations sauf quelques ions métalliques finissent par la terminaison ium.
_ Certains ions métalliques ont un chiffre romain qui indique le nombre délectrons perdus.
_ lorsquun ion possède deux lettres majuscules, cela signifie quil est composé de deux atomes différents
exemple :
EMBED MSDraw.Drawing.8.2
Le nombre en bas à droite dune lettre indique le nombre datomes. Il agit que sur la lettre qui le précède.
Linformation en haut à droite dun ion nous donne le nombre délectrons perdus.
_ Une lettre minuscule à côté dune lettre majuscule (par exemple : Na) permet didentifier latome. Lensemble ne représente quun seul atome.
Exemple :
Latome de sodium a pour formule Na. Sa formule commence par la lettre N comme latome dazote. Pour la différencier, on rajoute une lettre supplémentaire du nom en minuscule.
III _ Solutions ioniques et composés ioniques
1°) Composés ioniques
Un composé ionique est un solide constitué par lassociation danions et de cations. Lensemble doit être électriquement neutre.
Exemple : Le sel est un composé ionique. Il est constitué de deux ions :
_ un anion : l ion chlorure Cl
_ un cation : lion sodium Na+
Or le composé ionique doit être neutre. Il possède donc autant de charges négatives que de charges positives :
Il faut donc un ion chlorure pour un ion sodium. La formule chimique du sel sera NaCl.
Remarque : Lorsquon écrit la formule chimique dun composé ionique, on place la formule du cation avant celle de lanion.
2°) Solutions ioniques
Une solution ionique est un liquide composé dun mélange danions et de cations.
On lobtient généralement par dissolution dun composé ionique. Dans ce cas, les ions attachés dans le composé ionique se séparent et se mélangent avec les autres molécules.
Cette solution reste neutre : autant de charges négatives que de charges positives.
Lorsquon écrit le nom de la solution, lanion vient en premier puis le cation. On sépare les deux ions avec la particule de.
Exemple : Solution de chlorure de fer II . Comme la solution est neutre, il faudra deux ions chlorure pour un ion fer II.
Mendeleïev, Dmitri Ivanovitch (1834-1907), chimiste russe surtout connu pour sa
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