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Physique-Chimie · Tronc Commun — Technologique

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

  • Structure de l'atome : L'atome est constitué d'un noyau central chargé positivement et d'électrons chargés négativement en mouvement autour du noyau.
  • Le noyau : Il est composé de nucléons : les protons ($Z$) et les neutrons ($N$). Le nombre de masse est $A = Z + N$.
  • Notation symbolique : Un noyau est noté $_Z^A X$.
  • Charge électrique :
    • Charge du proton : $+e$
    • Charge de l'électron : $-e$
    • Charge du noyau : $q_{noyau} = +Z \times e$
    • Charge du nuage électronique : $q_{nuage} = -Z \times e$
    • Charge de l'atome : $q_{atome} = 0$ C (l'atome est électriquement neutre).
  • Dimensions : Le rayon de l'atome est environ $10^5$ fois plus grand que celui du noyau. L'atome a une structure lacunaire.
  • Les ions : Un ion est une entité chimique chargée.
    • Cation : perte d'électrons ($X \rightarrow X^{n+} + n e^-$).
    • Anion : gain d'électrons ($X + n e^- \rightarrow X^{n-}$).

Méthodes à maîtriser

  • Calculer le nombre de neutrons : $N = A - Z$.
  • Calculer la charge totale d'un ion : $q_{ion} = (Z - n_{e}) \times e$.
  • Déterminer la composition d'un atome à partir de sa notation $_Z^A X$.

Exemples corrigés

  • Exemple 1 : Soit l'atome de Carbone $_{6}^{12}C$.
    • $Z=6$ (protons), $A=12$, $N = 12-6 = 6$ neutrons.
    • Charge du noyau : $q = +6 \times 1,6.10^{-19} = +9,6.10^{-19}$ C.
  • Exemple 2 : Ion oxyde $O^{2-}$.
    • L'oxygène a $Z=8$. L'ion a gagné 2 électrons, donc il possède $8+2=10$ électrons.

Erreurs fréquentes

  • Confondre le numéro atomique $Z$ avec le nombre de masse $A$.
  • Oublier que la charge de l'atome est toujours nulle.
  • Se tromper dans le signe de la charge de l'ion (positif pour une perte, négatif pour un gain).

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Modèle de l'atome

1/4

Quel est le nombre de neutrons dans $_{8}^{16}O$ ?

❓ Questions fréquentes

C'est quoi la différence entre un nucléon et un électron ?
  1. Le nucléon est situé dans le noyau (proton ou neutron), alors que l'électron est à l'extérieur.
  2. Le nucléon est beaucoup plus lourd que l'électron.
  3. Le proton est chargé positivement, le neutron est neutre, et l'électron est chargé négativement.

💡 À retenir : La masse de l'atome est concentrée dans le noyau.

Kifach n7seb ch7al men neutron kayn f wahed d-dara ?
  1. Chouf l'écriture symbolique $_Z^A X$.
  2. St3mel l'équation $N = A - Z$.
  3. Exemple : $_{11}^{23}Na$ : $N = 23 - 11 = 12$ neutrons.

💡 À retenir : $A$ est toujours le nombre le plus grand.

Est-ce que la masse des électrons est négligeable ?

Oui, dans les calculs de la masse de l'atome, on considère que $m_{atome} \approx m_{noyau} = A \times m_{nucléon}$, car la masse d'un électron est environ 1836 fois plus petite que celle d'un nucléon.

💡 À retenir : La masse des électrons est négligeable devant celle du noyau.

Chno hiya l'électroneutralité ?

C'est le fait que dans un atome, le nombre de protons (charges +) est égal au nombre d'électrons (charges -). Donc, la somme des charges est égale à zéro.

💡 À retenir : Un atome n'a pas de charge électrique globale.

Comment savoir si un ion est un cation ou un anion ?
  1. Regarde le signe en exposant.
  2. Si c'est "+" (ex: $Na^+$), c'est un cation (il a perdu des électrons).
  3. Si c'est "-" (ex: $Cl^-$), c'est un anion (il a gagné des électrons).

💡 À retenir : Cation = Perte, Anion = Gain.

Wach l'atome fih l'vide ?

Oui, l'atome a une structure lacunaire. Le noyau est minuscule par rapport au volume total de l'atome, et le reste est constitué de vide où se déplacent les électrons.

💡 À retenir : L'atome est essentiellement constitué de vide.

Est-ce que le nombre de protons change quand un atome devient un ion ?

Non, jamais. Seul le nombre d'électrons change. Le nombre de protons ($Z$) définit l'élément chimique.

💡 À retenir : $Z$ ne change jamais lors d'une transformation chimique.

Comment calculer la charge d'un ion ?
  1. Identifie $Z$ (nombre de protons).
  2. Identifie le nombre d'électrons présents ($n_e$).
  3. Applique $q = (Z - n_e) \times e$.

💡 À retenir : La charge d'un ion est la somme des charges de ses protons et de ses électrons.

C'est quoi un isotope ?

Ce sont des atomes qui ont le même nombre de protons ($Z$) mais un nombre de neutrons ($N$) différent. Ils ont donc des nombres de masse ($A$) différents.

💡 À retenir : Même élément chimique, mais masse différente.

Kifach n3ref ch7al men électron f ion Al^{3+} ?
  1. L'aluminium a $Z=13$.
  2. La charge $3+$ signifie qu'il a perdu 3 électrons.
  3. Donc $13 - 3 = 10$ électrons.

💡 À retenir : Pour un cation, on soustrait la charge au numéro atomique.

Pourquoi on dit que l'atome est neutre ?

Parce que la charge positive du noyau ($+Z \times e$) compense exactement la charge négative des électrons ($-Z \times e$).

💡 À retenir : $+Z \times e + (-Z \times e) = 0$.

Est-ce que tous les atomes ont des neutrons ?

Presque tous. L'exception est l'atome d'hydrogène ($_{1}^{1}H$), qui possède 1 proton et 0 neutron.

💡 À retenir : L'hydrogène est le seul atome sans neutron.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

On considère l'ion magnésium $Mg^{2+}$ dont le noyau est noté $_{12}^{24}Mg$.

  1. Donner la composition du noyau de cet atome.
  2. Calculer la charge du noyau en Coulomb (C).
  3. Déterminer le nombre d'électrons de l'ion $Mg^{2+}$.
  4. Calculer la charge du nuage électronique de cet ion. Donnée : $e = 1,6 \times 10^{-19}$ C.
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Exercice 2

Un ion possède 18 électrons et son numéro atomique est $Z=17$.

  1. Identifier l'élément chimique (s'aider de la classification périodique si nécessaire, ici Chlore).
  2. Écrire la notation de son noyau sachant qu'il possède 18 neutrons.
  3. Déterminer la charge de cet ion.
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Exercice 3

Soit deux isotopes du Carbone : ${6}^{12}C$ et ${6}^{14}C$.

  1. Pourquoi dit-on qu'ils sont isotopes ?
  2. Calculer la différence de masse entre ces deux noyaux (on donne $m_{nucléon} \approx 1,67 \times 10^{-27}$ kg).
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