1. Numéro atomique de l’atome :

- La charge portée par le noyau d’un atome est donnée par la relation suivante :

- 

- c’est l’atome de soufre S.

2. Nombre de nucléons (constituants du noyau) :

-  C’est le nombre de protons Z plus le nombre de neutrons N :

- A = Z  +  N  =>   A = 16  +  16 =>  A = 32

3. Nombre d’électrons du cortège électronique :

- Un atome est électriquement neutre, le nombre d’électrons E est égal au nombre de protons.

-  Le proton et l’électron portent des charges opposées.

- E = Z = 16

On considère un atome d’hydrogène à notre échelle, en conservant les proportions ;

le noyau de l’atome d’hydrogène est assimilé à une balle de tennis de rayon r = 3,3 cm.

Quel serait le rayon correspondant R attribué à l’atome ?

Données :

Le rayon d’un proton est r_p =  1,2 × 10^{– 15} m , 

celui de l’atome d’hydrogène r_H =  53 × 10^{– 12} m

Soit un ion dont la charge est q_ion = + 4,8 × 10^{– 19} C . 

Son noyau contient 28 neutrons et a une charge q _noyau = + 3,84 × 10^{– 18} C .

1. Quel est le numéro atomique du noyau ?

2. Quel est son nombre de nucléons ?

3. Combien d’électrons comporte le cortège électronique ?

Donnée :

La charge élémentaire e = + 1,6 × 10^{– 19} C

1. Numéro atomique du noyau :

- 

- l’élément est le chrome de symbole Cr

2. Nombre de nucléons de cet atome :

- Le nombre de nucléons A est égal au nombre de protons Z, plus le nombre de neutrons N :

- A = Z  +  N  =>  A =  24 + 28  =>  A =  52

3. Nombre d’électrons du cortège électronique :

- Un ion provient d’un atome ayant gagné ou perdu un ou plusieurs électrons.

- Ici, comme l’ion est chargé positivement, il provient d’un atome ayant perdu plusieurs électrons :

- Nombre d’électrons perdu :

- 

- Le cortège électronique comprend (24  –  3) électrons, c’est-à-dire 21 électrons.

- L’ion obtenu est l’ion : Cr³⁺

Le noyau d’une entité a une masse m = 5,51 × 10^{– 26}  kg et porte une charge électrique : 

q_noyau = + 2,56 × 10^{– 18} C .

Le cortège électronique comporte 18 électrons.

1. Déterminer le numéro atomique Z et le nombre de nucléons A du noyau.

2. S’agit-il d’un atome ou d’un ion ?

Donnée :

La charge élémentaire e = + 1,6 × 10^{– 19} C ; 

masse d’un proton : m_p  =  1,67 × 10^{– 27 kg .}

1)-  Détermination du numéro atomique Z et du nombre de nucléons A du noyau :

- Nombre de protons du noyau :

-  

- l’élément est le soufre de symbole S

- Nombre de nucléons A du noyau :

-  m_noyau  ≈ A . m_p

- 

2)-  Atome ou ion :

-  L’atome étant électriquement neutre,

-  le nombre de protons est égal au nombre d’électrons :

- L’atome de soufre possède 16 électrons.

- Dans le cas considéré, le cortège électronique contient 18 électrons.

-  L’entité chimique considérée est un ion.

-  Elle provient d’un atome ayant gagné 2 électrons, c’est l’ion sulfure S^{2 –}.

1. Quel est l’élément commun aux espèces suivantes :

-  Acide nitrique HNO₃;  dioxyde d’azote NO₂ ; ammoniac NH₃ ; nitrate de cuivre II Cu(NO₃)₂ ?

2. Quel est l’élément commun aux espèces suivantes :

- Glucose C₆H₁₂O₆ ; acide nitrique HNO₃; ammoniac NH₃; sulfure de dihydrogène H₂S ?

On considère les atomes suivants caractérisés par le couple ( Z, A).

(14, 28) ; (7, 14) ; (27, 59) ; (13, 27) ; (14, 29) ; (7, 15).

1. Combien d’éléments sont représentés ?

2. Quels sont les isotopes ?

 Correction :

Le nombre Z représente :

-  le numéro atomique,

-  le nombre de charge,

-  Le nombre de protons

Le nombre A représente :

-  Le nombre de masse,

-  le nombre de nucléons.

le couple (Z, A).

(14, 28) ; (7, 14) ; (27, 59) ; (13, 27) ; (14, 29) ; (7, 15).

1. Nombre d’éléments représentés :

- L’élément de numéro atomique Z = 7 : l’azote de symbole N

- L’élément de numéro atomique Z = 13 : l’aluminium de symbole Al

-  L’élément de numéro atomique Z = 14 : le silicium de symbole Si

- L’élément de numéro atomique Z = 27 : le cobalt de symbole Co

2. Les isotopes :

- (7, 14) ; (7, 15) :  l’azote 14    et l’azote 15 

- (14, 28) ; (14, 29) : le silicium 28    et le silicium 29 

1. Parmi les symboles des éléments suivants, déterminer ceux qui sont incorrects.

Les rectifier.

-  P ; PO ; hg ; Si ; co ; FE ; mg.

2. Associer à chaque élément son symbole :

-  Éléments : carbone ; lithium, phosphore, plomb, chrome, iode, sodium, or, néon, étain.

- Symboles : Li, Ne , Pb, Cr, C, Na, Sn, Au, P, I.

 Correction :

1. Les symboles :

- La première lettre est toujours une majuscule et la deuxième lettre est toujours une minuscule :

- Symbole incorrect : PO que l’on remplace par Po : le polonium

- Symbole incorrect : hg que l’on remplace par Hg : le mercure (Hydrargyrum)

- Symbole incorrect : co que l’on remplace par Co : le cobalt

- Symbole incorrect : FE que l’on remplace par Fe : le fer

- Symbole incorrect : mg que l’on remplace par Mg : le magnésium

2. élément et symbole :

Déterminer la composition (nombre de protons, de neutrons et d’électrons) des atomes suivants :

- ⁵⁸ Ni ; ⁹ Be ; ²⁰ Ne ; ²⁰⁸ Pb ; ²² Ne ; ⁶⁰ Ni ; ³¹ P ; ²⁵³ Fm ; ⁷⁵ As ; ⁶² Ni ;  

- Données :

- Numéro atomique des éléments considérés :

- Be : 4 ; Ne : 10 ; P : 15 ; Ni : 28 ; As : 33 ; Pb : 82 ; Fm : 100.  

Correction :

Un atome est électriquement neutre :

Le nombre d'électrons est égal au nombre de protons

Pour un ion, il faut tenir compte du nombre d'électrons gagnés ou perdus 

Déterminer la structure électronique des atomes et ions suivants dans leur état fondamental :

- C (Z = 6) ; Ca²⁺ (Z = 20) ; Cl ^–  (Z = 17) ; K⁺ (Z = 19) ; Si (Z = 14)

Correction :

- Structure électronique :

1. énoncer le principe de Pauli et le principe de construction.

2. On considère l’atome de silicium (Z = 14) pour lequel on propose diverses formules électroniques :

K (3) L (7) M(4) ; K (2) L (6) M(6) ; K (1) L (9) M(4) ; K (2) L (8) M(4) ; K (2) L (7) M(5).

a)- Quelles sont celles qui ne respectent pas le principe de Pauli ?

Que peut-on dire des atomes correspondants ?

b)- Parmi les formules respectant le principe de Pauli, quelle est celle qui correspond à l’état fondamental de l’atome de silicium ?

Quelle est la couche externe ?

Combien d’électrons comporte-t-elle ?

Cellule solaire à base de silicium ;

 Correction :

1. Principe de Pauli et principe de construction :

- Principe de Pauli :

- chaque couche ne peut contenir qu’un nombre limité d’électrons.

- La couche de rang n ne peut contenir que 2 n² électrons.

- Ainsi la couche K ne peut contenir au plus que : 2 électrons.

- La couche L, 8 électrons,

- Et la couche M, 18 électrons (en seconde, on se limite à 8 électrons sur la couche M).

- Principe de construction :

- Les électrons de l’atome remplissent progressivement les différentes couches électroniques.

- Ils se placent d’abord dans la couche K,

- Puis quand celle-ci est saturée à 2 électrons, ils remplissent la couche L.

-  Quand la couche L est saturée à 8 électrons, ils remplissent la couche M.

- L’état de l’atome obtenu en utilisant ce principe de remplissage est appelé : l’état fondamental.

- Remarque :

-  Mais l’atome peut se trouver dans un état excité s’il reçoit une certaine énergie.

-  Exemple :

-  Les atomes de mercure sont excités par des décharges électriques dans les tubes fluorescents.

-  lorsqu’ils retombent dans l’état fondamental, ils émettent de la lumière)

2. Formule électronique :

a)- Les formules électroniques suivantes ne respectent pas le principe de Pauli :

- K (3) L (7) M(4) : la couche K ne peut contenir au plus que 2 électrons.

- K (1) L (9) M(4) : la couche L ne peut contenir au plus que 8 électrons.

- Les atomes correspondants à ces structures ne peuvent pas exister.

b)- Les autres formules : K (2) L (6) M(6) ; K (2) L (8) M(4) ; K (2) L (7) M(5).

- La formule suivante :

-  K (2) L (8) M(4) correspond à l’état fondamental de l’atome de silicium.

-  La couche externe est la couche M, elle comporte 4 électrons.