Les Atomes et les Ions
Situation de départ
Toutes les matières qui nous entourent sont constituées de particules microscopiques, de petits grains de matières invisibles à l'œil nu que l'on appelle molécules et atomes, et ça quel que soit l’état physique.
- Mais existe-t-il d’autres particules plus petites que les atomes ?
1) Évolution du modèle de l’atome :
La notion d’atome n’est pas récente. Elle apparue au 5eme siècle avant JC, grâce à Démocrite philosophe grec. Il considérait que la matière est constituée de petites particules, invisibles et insécables. Cette théorie fut oubliée jusqu’au début du 19eme siècle. Alors des scientifiques Dalton, puis Thomson et enfin Rutherford réaffirment l’existence de l’atome et en démontrent la structure.
- Le modèle planétaire de l’atome : modèle de Bohr
- Ressemble au système solaire, dans ce modèle les électrons gravitent sur des trajectoires précises autour d’une masse de matière appelée noyau
- Le modèle actuel de l’atome : modèle de Schrödinger
- Les électrons n’ont pas des trajectoires précises, mais constituent une sorte de nuage électronique entourant du noyau.
Conclusion :
L’atome est formé d’un noyau autour duquel gravitent des électrons.
2) Les constituants de l’atome :
2-1) Le noyau :
- Il est situé au centre de l’atome.
- La masse du noyau est pratiquement (presque) égale à la masse de l’atome, malgré que ça son diamètre est 100 000 fois plus petit que celui de l’atome.
- Le noyau porte un nombre de charges positives
- Le nombre de charges positives dans un atome est représenté par la lettre Z, appelé numéro atomique
2-2) Les électrons :
- Particules infiniment petites, identiques, gravitent autour du noyau à une très grande vitesse, constituant ainsi un nuage électronique.
- La masse des électrons est très négligeable par rapport à celle du noyau.
- Le nombre d’électrons dans un atome est équivalent au nombre de charges positives du noyau
- Chaque électron porte une (seule) charge négative.
- La charge d’un électron est égale à – 1.6×10-19 C, pour simplifier -e
Exemples :
2-3) Neutralité électrique :
Puisque le nombre de charges électriques positives du noyau est toujours égal au nombre de charges électriques négatives des électrons.
Alors la charge totale des électrons est égale à la charge totale du noyau
D’où la charge totale de tous les atomes est nulle Q = 0
On dit que l’atome est électriquement neutre
3) Les ions :
3-1) définition :
Un ion provient d'un atome ou d'un groupement d'atomes ayant perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.
3-2) Classification des ions :
On distingue deux types d'ions :
- Ion positif (cation) : un atome (ou un groupe d’atomes) qui a perdu un ou plusieurs électrons.
- Ion négatif (anion) : un atome (ou un groupe d’atomes) qui a gagné un ou plusieurs électrons.
Remarque :
On distingue aussi entre :
- Ion monoatomique : ion qui provient d’un seul atome.
- Ion polyatomique : ion qui provient d’un groupe d’atomes.
3-3) formule d’un ion :
Pour écrire la formule d’un ion on écrit le symbole de l’atome (ou la formule chimique de groupement d’atomes qui le constitue) puis on ajoute sur son exposant le nombre d’électrons gagnés (perdus) suivit du signe moins (plus)
Exemples :
- Un atome de Chlore Cl a gagné un électron : ➨ il devient un ion négatif de symbole Cl-
- Un atome d’Aluminium Al a perdu 3 électrons : ➨ il devient un ion positif de symbole Al3+
- L’ion Hydronium est constitué de 3 atomes d’Hydrogène liés avec un atome d’Oxygène, ce groupement d’atomes a perdu un seul électron : ➨ son symbole est H3O+
3-4) La charge de l’ion :
- Contrairement à l’atome la charge de l’ion n’est pas nulle.
- Pour déterminer la charge d’un ion il suffit de :
- Connaitre le nombre d’électrons gagnés ou perdus
- Faire la somme de la charge d’électrons et la charge du noyau de cet ion
Exemples :
- L’atome de fer a perdu 2 électrons : ➨ la charge de l’ion obtenu est +2e
- L’ion Chlore de symbole Cl- : ➨ la charge de l’ion est -e
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