L'Assomoir

t sous-couche

Couches Sous-couches nom Nb eNb total d'e-

3 1

tritium, carbone 12 carbone 14 hydrogène 3 carbone 13

99,98 0,02 artificiel 99,29 0,71 0,005

* élément radioactif

Ions monoatomiques

Un atome qui perd ou gagne un ou plusieurs électrons n'est plus neutre mais chargé. C'est un ion monoatomique

Exemples Na+ ; Al3+ ; F- ; O2OH- n'est pas un ion monoatomique

L 2 s p

M 3 s p d

N 4 s p d f

O 5 s p d f

Exemples Al : aluminium Z=13, ce qui fait 13 électrons. La structure électronique de l'aluminium est : (K)2 (L)8 (M)3 Fe : fer, Z=26, ce qui fait 26 électrons. Fe : (K)2 (L)8 (M)14 (N)2 la couche N contient déjà des électrons car il faut remplir la sous-couche 4s avant la sous-couche 3d. O2- : ion oxygène, Z=8 (8 protons), ce qui fait 8+2=10 électrons. O2- : (K)2 (L)8

K L M N

s2 s2 p6 s2 p6 d10 s2 p6 d10 f14

2 8 18

Ordre de ramplissage des électrons sur les couches et les souscouches Remarque la dernière couche ou souscouche d'un élément chimique n'est pas nécessairement pleine. Tout dépend du nombre d'électrons qu'il possède.

32

Chimie

©Claude Divoux, 1999

Structure de l’atome

planche 1/3

Notion de stabilité d’un atome

Un atome va toujours configurer sa structure électronique de telle sorte qu’il soit le plus stable possible. Les atomes les plus stables sont les gaz rares dans le groupe 18 du tableau périodique. Il est presque impossible de les faire réagir.

Electrons de valence

Les électrons de la couche la plus externe sont appelés électrons de valence ou électrons périphériques. Ce sont eux qui vont permettre les liaisons entre les différents atomes d’une molécule.

Structure électronique des gaz rares

He: hélium, Z=2, (K)

2

Règle de l’octet

Lors des réactions chimiques, les atomes perdent ou gagnent des électrons afin d’acquérir la structure électronique du gaz rare la plus proche dans le tableau périodique, soit huit électrons périphériques (un octet).

pour atteindre cette structure électronique stable, un atome a deux possibilités: - perdre ou gagner des électrons pour donner un ion; - partager des électrons avec d'autres atomes pour former des molécules.

Il y a 2 électrons périphériques.

Ne: néon, Z=10, (K)2 (L)8

Il y a 8 électrons périphériques.

Ar: argon, Z=18, (K)2 (L)8 (M)8

Il y a 8 électrons périphériques. Il y a 8 électrons périphériques.

Remarque : hormis l’hélium, tous les gaz rares ont 8 électrons périphériques. D’où le nom “règle de l’octet”.

Kr: krypton, Z=36, (K)2 (L)8 (M)18(N)8

Liaisons covalentes

Pour atteindre la structure électronique du gaz rare le plus proche dans le tableau périodique, un atome peut mettre en commun ses électrons célibataires avec ceux d’un autre atome. Ceux sont les liaisons covalentes. La valence d'un atome est le nombre deliaisons qu'il est susceptible de former.

Exemples : La molécules d’eau

Structure de Lewis de l’atome seul. Structure de Lewis dans Structure de la molécule(la couche Lewis du gaz rare périphérique est pleine). le plus proche. -

Représentation de Lewis

La représentation de Lewis décrit l'état des électrons de valence qui sont soient célibataires, soient par doublets. Ceci permet de connaître le nombre de liaisons que pourra avoir un atome avec d'autres ou encore les ions susceptibles d'être créés.

Exemple Les électrons ont tendance à rester célibataires. On peut représenter un octet par quatre cases à remplir par des électrons. Dans une case il peut y avoir au maximum un doublet soient deux électrons. Al: aluminium, Z=13, soient 13 électrons Structure électronique: (K)2 (L)8 (M)3 La couche périphérique M contient 3 électrons, soient 3 électrons célibataires.

H

O

H

Mises en commun d’électrons célibataires

H O

H

He

2-

O

Ne

Représentation compacte : H2O Représentation éclatée : H O H Le dioxygène O2. L’oxygène peut former une seule liaison covalente.

O

O

Représentation éclatée : O O Il s’agit d’une double liaison covalente.

Mises en commun d’électrons célibataires

La molécule d’acéthylène (éthyne) : C2H2

Le carbone possède 4 électrons célibataires.

Al

Représentation de Lewis

H

C

C

H

H C C H La liaison C-C est une triple liaison covalente.

La structure du gaz rare la plus proche est celle du néon. L'aluminium aura tendance à perdre ses trois électrons périphériques pour donner l’ion Al3+. S: soufre, Z=16, ce qui fait 16 électrons Structure électronique: (K)2 (L)8 (M)6 La couche périphérique M contient 6 électrons, soient 2 doublets et 2 électrons célibataires. e- célibataire

On place les 4 premiers électrons

Classification périodique

Le tableau a été configuré de telle sorte que: -les éléments d'un même groupe ont le même nombre d'électrons de valence. Ils ont également les mêmes propriétés chimiques; -l'élément à la fin d'une période a toujours huit électrons périphériques. Les autres éléments réagissent de façon à tendre vers cette structure électronique.

Quatres groupes ont des noms particuliers: - groupe 1 des alcalins; - groupe 2 des alcalino-terreux; - groupe 17 des halogènes; - groupe 18 des gaz rares.

S

Représentation de Lewis

doublet

On place les deux derniers

La structure du gaz rare la plus proche est celle de l'argon. Le soufre aura tendance à gagner 2 électrons pour donner l'ion S2- ou à créer 2 liasons.

Chimie

©Claude Divoux, 1999

Lewis - liaison covalente Classification périodique

planche 2/3

Corps simples

Les corps simples sont des molécules composées d’un seul élément chimique.

Exemples : He, Ne, H2, O2, F2, ...

La mole et le nombre d’Avogadro

Lorsqu’il faut faire un dosage très précis, il est impossible de le faire en comptant le nombre de molécules. Il faut utiliser une autre grandeur à l’échelle humaine : la mole. symbole : n - unité : mole (mol) Quelle que soit la molécule, une mole de ce produit représente 6,022137.1023 molécules. La mole défini une quantité de matière.

Exemple : 1 mole de He contient 6,022137.1023 atomes d’hélium. 1 mole de H2O contient 6,022137.1023 molécules d’eau.

Corps purs

Les corps simples sont des molécules composées d’un seul élément chimique.

Exemples : He, Ne, H2, O2, F2, ... H2O est un corps pur, C4H10 est un corps pur. Un mélange de H2O et de C4H10 n’est pas un corps pur.

Volume molaire des gaz

A température et