Physique-Chimie · 1ère Année Bac — Sciences et Technologies Mécaniques

Modèle de l'atome

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

L'atome est constitué de deux parties principales :

Le noyau : situé au centre, il contient des nucléons (protons et neutrons). Il est chargé positivement.
Le nuage électronique : composé d'électrons qui gravitent autour du noyau. Il est chargé négativement.

Les grandeurs caractéristiques :

Le numéro atomique $Z$ : nombre de protons dans le noyau. Pour un atome neutre, $Z = \text{nombre d'électrons}$ .
Le nombre de masse $A$ : nombre de nucléons (protons + neutrons).
La relation entre $A, Z$ et le nombre de neutrons $N$ est : $A = Z + N \implies N = A - Z$

Représentation d'un noyau : On note un noyau de l'élément $X$ par : $^A_Z X$

Les Isotopes : Deux atomes sont isotopes s'ils ont le même numéro atomique $Z$ (même nombre de protons) mais des nombres de masse $A$ différents (nombre de neutrons différent).

Les Ions : Un atome peut gagner ou perdre des électrons pour devenir un ion :

Cation : Atome ayant perdu des électrons (charge positive). Exemple : $M^{n+}$ possède $Z - n$ électrons.
Anion : Atome ayant gagné des électrons (charge négative). Exemple : $X^{n-}$ possède $Z + n$ électrons.

Configuration électronique : Les électrons se répartissent sur des couches électroniques ( $K, L, M...$ ) :

Couche $K$ : maximum 2 électrons.
Couche $L$ : maximum 8 électrons.
Couche $M$ : maximum 8 (ou 18 selon le niveau, mais au 1ère Bac on utilise souvent la règle $2, 8, 8$ ).

Méthodes à maîtriser

Calculer le nombre de neutrons : Utiliser la formule $N = A - Z$ .
Déterminer la charge du noyau : $Q_{noyau} = +Z \times e$ (où $e = 1,6 \times 10^{-19} \text{ C}$ ).
Écrire la configuration électronique d'un ion :
- Pour un cation $X^{n+}$ , on retire $n$ électrons à la configuration de l'atome neutre.
- Pour un anion $X^{n-}$ , on ajoute $n$ électrons à la configuration de l'atome neutre.
Identifier des isotopes : Vérifier si le $Z$ est identique.

Exemples corrigés

Exemple 1 : Soit l'atome de Sodium $^{23}_{11}Na$ . Déterminer $Z, A$ et le nombre de neutrons $N$ .

Par lecture directe du symbole : $Z = 11$ et $A = 23$ .
Calcul de $N$ : $N = A - Z = 23 - 11 = 12$ . Réponse : $Z=11, A=23, N=12$ .

Exemple 2 : L'atome d'Oxygène ( $Z=8$ ) devient l'ion $O^{2-}$ . Donner sa configuration électronique.

L'atome neutre a $Z=8$ électrons $\rightarrow$ configuration $(K^2 L^6)$ .
L'ion $O^{2-}$ a gagné 2 électrons $\rightarrow$ nombre d'électrons $= 8 + 2 = 10$ .
Configuration de l'ion : $(K^2 L^8)$ .

Erreurs fréquentes

Confondre $A$ et $Z$ : Rappelez-vous que $A$ est toujours plus grand ou égal à $Z$ (car il inclut les neutrons).
Oublier de modifier les électrons pour les ions : Pour un ion, on ne change jamais le nombre de protons ( $Z$ ), on change seulement le nombre d'électrons.
Erreur de calcul de $N$ : Ne pas faire $Z - A$ (ce qui donnerait un nombre négatif), mais toujours $A - Z$ .

L'essentiel du cours

L'atome est constitué de deux parties principales :

Le noyau : situé au centre, il contient des nucléons (protons et neutrons). Il est chargé positivement.
Le nuage électronique : composé d'électrons qui gravitent autour du noyau. Il est chargé négativement.

Les grandeurs caractéristiques :

Le numéro atomique $Z$ : nombre de protons dans le noyau. Pour un atome neutre, $Z = \text{nombre d'électrons}$.
Le nombre de masse $A$ : nombre de nucléons (protons + neutrons).
La relation entre $A, Z$ et le nombre de neutrons $N$ est : $$A = Z + N \implies N = A - Z$$

Représentation d'un noyau : On note un noyau de l'élément $X$ par : $^A_Z X$

Les Isotopes : Deux atomes sont isotopes s'ils ont le même numéro atomique $Z$ (même nombre de protons) mais des nombres de masse $A$ différents (nombre de neutrons différent).

Les Ions : Un atome peut gagner ou perdre des électrons pour devenir un ion :

Cation : Atome ayant perdu des électrons (charge positive). Exemple : $M^{n+}$ possède $Z - n$ électrons.
Anion : Atome ayant gagné des électrons (charge négative). Exemple : $X^{n-}$ possède $Z + n$ électrons.

Configuration électronique : Les électrons se répartissent sur des couches électroniques ($K, L, M...$) :

Couche $K$ : maximum 2 électrons.
Couche $L$ : maximum 8 électrons.
Couche $M$ : maximum 8 (ou 18 selon le niveau, mais au 1ère Bac on utilise souvent la règle $2, 8, 8$).

Méthodes à maîtriser

Calculer le nombre de neutrons : Utiliser la formule $N = A - Z$.
Déterminer la charge du noyau : $Q_{noyau} = +Z \times e$ (où $e = 1,6 \times 10^{-19} \text{ C}$).
Écrire la configuration électronique d'un ion :
- Pour un cation $X^{n+}$, on retire $n$ électrons à la configuration de l'atome neutre.
- Pour un anion $X^{n-}$, on ajoute $n$ électrons à la configuration de l'atome neutre.
Identifier des isotopes : Vérifier si le $Z$ est identique.

Exemples corrigés

Exemple 1 : Soit l'atome de Sodium $^{23}_{11}Na$. Déterminer $Z, A$ et le nombre de neutrons $N$.

Par lecture directe du symbole : $Z = 11$ et $A = 23$.
Calcul de $N$ : $N = A - Z = 23 - 11 = 12$. Réponse : $Z=11, A=23, N=12$.

Exemple 2 : L'atome d'Oxygène ($Z=8$) devient l'ion $O^{2-}$. Donner sa configuration électronique.

L'atome neutre a $Z=8$ électrons $\rightarrow$ configuration $(K^2 L^6)$.
L'ion $O^{2-}$ a gagné 2 électrons $\rightarrow$ nombre d'électrons $= 8 + 2 = 10$.
Configuration de l'ion : $(K^2 L^8)$.

Erreurs fréquentes

Confondre $A$ et $Z$ : Rappelez-vous que $A$ est toujours plus grand ou égal à $Z$ (car il inclut les neutrons).
Oublier de modifier les électrons pour les ions : Pour un ion, on ne change jamais le nombre de protons ($Z$), on change seulement le nombre d'électrons.
Erreur de calcul de $N$ : Ne pas faire $Z - A$ (ce qui donnerait un nombre négatif), mais toujours $A - Z$.

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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🎯 Modèle de l'atome

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Le numéro atomique $Z$ représente :

❓ Questions fréquentes

Chno houwa l-noyau dyal l-atome ?

C'est la partie centrale de l'atome.
Il contient les protons (positifs) et les neutrons (neutres).

💡 À retenir : Le noyau porte presque toute la masse de l'atome.

Quelle est la différence entre le nombre de masse A et le numéro atomique Z ?

$Z$ est le nombre de protons (et d'électrons pour un atome neutre).
$A$ est le nombre total de nucléons (protons + neutrons).

💡 À retenir : $A$ est la masse globale du noyau, $Z$ est l'identité de l'élément.

$Z$ est le nombre de protons (et d'électrons pour un atome neutre).
$A$ est le nombre total de nucléons (protons + neutrons).

💡 À retenir : $A$ est la masse globale du noyau, $Z$ est l'identité de l'élément.

Chno hiya l-farq bin l-atome w l-ion ?

L'atome est électriquement neutre (autant de protons que d'électrons).
L'ion est un atome qui a gagné ou perdu des électrons, il a donc une charge électrique.

💡 À retenir : Atome = neutre ; Ion = chargé.

Comment calculer le nombre de neutrons N ?

On utilise la formule $A = Z + N$ .
On en déduit $N = A - Z$ .

💡 À retenir : $N = \text{Nombre de masse} - \text{Numéro atomique}$ .

On utilise la formule $A = Z + N$.
On en déduit $N = A - Z$.

💡 À retenir : $N = \text{Nombre de masse} - \text{Numéro atomique}$.

Kifach n7seb l-3adad dyal les électrons f un ion X^{2+} ?

On prend le numéro atomique $Z$ de l'atome.
Comme c'est un cation ( $2+$ ), il a perdu 2 électrons.
Nombre d'électrons $= Z - 2$ .

💡 À retenir : Charge positive $\rightarrow$ on soustrait ; Charge négative $\rightarrow$ on ajoute.

On prend le numéro atomique $Z$ de l'atome.
Comme c'est un cation ($2+$), il a perdu 2 électrons.
Nombre d'électrons $= Z - 2$.

💡 À retenir : Charge positive $\rightarrow$ on soustrait ; Charge négative $\rightarrow$ on ajoute.

Que sont les isotopes ?

Ce sont des atomes qui ont le même $Z$ (même élément chimique).
Mais ils ont des $A$ différents (nombre de neutrons différent).

💡 À retenir : Même $Z$ , $A$ différent.

Ce sont des atomes qui ont le même $Z$ (même élément chimique).
Mais ils ont des $A$ différents (nombre de neutrons différent).

💡 À retenir : Même $Z$, $A$ différent.

Si un atome a Z=17, quelle est sa configuration électronique ?

On répartit les 17 électrons :
Couche $K$ : 2 électrons.
Couche $L$ : 8 électrons.
Couche $M$ : $17 - (2+8) = 7$ électrons.
Configuration : $(K^2 L^8 M^7)$ .

💡 À retenir : On remplit les couches dans l'ordre $K, L, M$ .

On répartit les 17 électrons :
Couche $K$ : 2 électrons.
Couche $L$ : 8 électrons.
Couche $M$ : $17 - (2+8) = 7$ électrons.
Configuration : $(K^2 L^8 M^7)$.

💡 À retenir : On remplit les couches dans l'ordre $K, L, M$.

Un ion Cl^- a-t-il plus ou moins d'électrons qu'un atome de Chlore ?

Le signe " $-$ " signifie que l'atome a gagné des électrons.
Donc, l'ion $Cl^-$ a plus d'électrons que l'atome neutre.

💡 À retenir : Anion ( $-$ ) = gain d'électrons.

Le signe "$-$" signifie que l'atome a gagné des électrons.
Donc, l'ion $Cl^-$ a plus d'électrons que l'atome neutre.

💡 À retenir : Anion ($-$) = gain d'électrons.

Quelle est la charge d'un électron ?

La charge d'un électron est négative.
Sa valeur est $-e$ , où $e \approx 1,6 \times 10^{-19} \text{ C}$ .

💡 À retenir : $q_e = -e$ .

La charge d'un électron est négative.
Sa valeur est $-e$, où $e \approx 1,6 \times 10^{-19} \text{ C}$.

💡 À retenir : $q_e = -e$.

Peut-on avoir un atome avec Z=0 ?

Non, car $Z$ représente le nombre de protons.
Sans proton, il n'y a pas de noyau, donc pas d'atome.

💡 À retenir : $Z \ge 1$ pour un atome.

Non, car $Z$ représente le nombre de protons.
Sans proton, il n'y a pas de noyau, donc pas d'atome.

💡 À retenir : $Z \ge 1$ pour un atome.

Comment identifier deux isotopes dans une liste ?

On cherche les symboles qui ont le même indice inférieur ( $Z$ ).
Exemple : $^{12}_6 C$ et $^{14}_6 C$ sont isotopes car $Z=6$ pour les deux.

💡 À retenir : Regarder le chiffre du bas.

On cherche les symboles qui ont le même indice inférieur ($Z$).
Exemple : $^{12}_6 C$ et $^{14}_6 C$ sont isotopes car $Z=6$ pour les deux.

💡 À retenir : Regarder le chiffre du bas.

Pourquoi l'atome est-il considéré comme électriquement neutre ?

Parce qu'il possède autant de protons (charges $+$ ) que d'électrons (charges $-$ ).
La somme des charges est donc nulle.

💡 À retenir : $\text{Charge protons} + \text{Charge électrons} = 0$ .

Parce qu'il possède autant de protons (charges $+$) que d'électrons (charges $-$).
La somme des charges est donc nulle.

💡 À retenir : $\text{Charge protons} + \text{Charge électrons} = 0$.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Exercice 1 : Application directe (Niveau Facile) On considère l'atome de Magnésium noté $^{24}_{12}Mg$ .

Déterminer le nombre de protons, de neutrons et d'électrons de cet atome.
Donner la configuration électronique de cet atome.
L'atome de Magnésium peut former l'ion $Mg^{2+}$ . Déterminer le nombre d'électrons de cet ion et sa configuration électronique.

Exercice 2 : Isotopes et calculs (Niveau Moyen) On considère deux espèces chimiques $X$ et $Y$ :

L'espèce $X$ est un atome ayant $Z=7$ et $A=14$ .
L'espèce $Y$ est un atome ayant $Z=7$ et $A=15$ .

Comparer les espèces $X$ et $Y$ . Comment les appelle-t-on ? Justifier.
Calculer le nombre de neutrons pour $X$ et pour $Y$ .
Donner la configuration électronique de l'ion $X^{3-}$ .

Exercice 3 : Synthèse (Niveau Examen) L'élément de numéro atomique $Z=17$ est le Chlore. On considère l'atome de chlore $^{35}_{17}Cl$ .

Calculer le nombre de nucléons et le nombre de neutrons de cet atome.
Calculer la charge du noyau de cet atome en Coulombs ( $C$ ). (Donnée : $e = 1,6 \times 10^{-19} \text{ C}$ ).
L'atome de chlore peut gagner un électron pour former l'ion chlorure $Cl^-$ . a) Déterminer le nombre d'électrons de l'ion $Cl^-$ . b) Écrire la configuration électronique de l'ion $Cl^-$ .
On trouve un autre isotope du chlore noté $^{37}_{17}Cl$ . Est-ce le même élément chimique ? Justifier.

Exercice 1

Exercice 1 : Application directe (Niveau Facile) On considère l'atome de Magnésium noté $^{24}_{12}Mg$.

Déterminer le nombre de protons, de neutrons et d'électrons de cet atome.
Donner la configuration électronique de cet atome.
L'atome de Magnésium peut former l'ion $Mg^{2+}$. Déterminer le nombre d'électrons de cet ion et sa configuration électronique.

Exercice 2 : Isotopes et calculs (Niveau Moyen) On considère deux espèces chimiques $X$ et $Y$ :

L'espèce $X$ est un atome ayant $Z=7$ et $A=14$.
L'espèce $Y$ est un atome ayant $Z=7$ et $A=15$.

Comparer les espèces $X$ et $Y$. Comment les appelle-t-on ? Justifier.
Calculer le nombre de neutrons pour $X$ et pour $Y$.
Donner la configuration électronique de l'ion $X^{3-}$.

Exercice 3 : Synthèse (Niveau Examen) L'élément de numéro atomique $Z=17$ est le Chlore. On considère l'atome de chlore $^{35}_{17}Cl$.

Calculer le nombre de nucléons et le nombre de neutrons de cet atome.
Calculer la charge du noyau de cet atome en Coulombs ($C$). (Donnée : $e = 1,6 \times 10^{-19} \text{ C}$).
L'atome de chlore peut gagner un électron pour former l'ion chlorure $Cl^-$. a) Déterminer le nombre d'électrons de l'ion $Cl^-$. b) Écrire la configuration électronique de l'ion $Cl^-$.
On trouve un autre isotope du chlore noté $^{37}_{17}Cl$. Est-ce le même élément chimique ? Justifier.

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