Fiche révision N° 03 De l'atome à l'élément chimique

Particule	Type / Emplacement	Charge électrique	Masse (kg)	Masse relative
Proton	Nucléon (Noyau)	+ e = + 1,602 ×10⁻¹⁹ C	m_p ≈ 1,673 ×10⁻²⁷ kg	1 (réf)
Neutron	Nucléon (Noyau)	0 C (neutre)	m_n ≈ 1,675 ×10⁻²⁷ kg	(m_p ≈ m_n)
Électron	Cortège électronique	− e = −1,602 ×10⁻¹⁹ C	m_e ≈ 9,109 ×10⁻³¹ kg	Négligeable (≈ m_p / 1836)

2)- Dimensions et Structure Lacunaire

- Rayon de l'atome : r_atome ≈ 10⁻¹⁰ m = 100 pm (ex. Hydrogène : r_atome = 53 pm = 5,3 ×10⁻¹¹ m).

- Rayon du noyau : r_noyau ≈ 10⁻¹⁵ m = 1 fm (ex. Hydrogène : r_noyau = 1,5 ×10⁻¹⁵ m).

- Rapport de taille : r_atome / r_noyau ≈ 10⁻¹⁰ / 10⁻¹⁵ = 10⁵ = 100 000.

- Structure lacunaire : L'atome est constitué essentiellement de vide entre le noyau et les électrons.

II- ÉCRITURE CONVENTIONNELLE ET FORMULES FONDAMENTALES

1)- Écriture conventionnelle du noyau : ou X (A, Z)

- X : Symbole chimique de l'élément (ex: C, N, Cl, Fe, Cu).

- A : Nombre de masse = Nombre total de nucléons (Protons + Neutrons).

- Z : Numéro atomique = Nombre de charge = Nombre de protons.

- N : Nombre de neutrons : N = A − Z.

2)- Formules fondamentales & Unités SYSTÈME INTERNATIONAL

Grandeur /

Relation

Formule

Mathématique

Signification & Unités

Charge

électrique

Q = n · e

Q en Coulombs (C),

e = 1,602 ×10⁻¹⁹ C (charge élémentaire),

n = nombre entier.

Masse approchée

de l'atome

m_atome ≈ A · m_nucléon

m en kg,

A = nombre de masse (sans unité),

m_nucléon ≈ 1,67 ×10⁻²⁷ kg.

(Masse des électrons négligeable)

Nombre de

nucléons A

A = m / m_nucléon

A est un nombre entier strict

obtenu en arrondissant le rapport à l'unité.

III- LES IONS MONOATOMIQUES ET L'ÉLÉMENT CHIMIQUE

1)- Formations des ions monoatomiques

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

- Cation (Ion positif Xⁿ⁺) : Perte de n électrons (ex: Na → Na⁺ + e⁻ ; Cu → Cu²⁺ + 2 e⁻).

- Anion (Ion négatif Xⁿ⁻) : Gain de n électrons (ex: Cl + e⁻ → Cl⁻ ; O + 2 e⁻ → O²⁻).

- ⚠️ ATTENTION VITAL : Lors de la formation d'un ion, le noyau (Z et A) reste STRICTEMENT INTACT. Seul le cortège électronique change !

2)- L'Élément chimique et sa conservation

- Définition : L'élément chimique est caractérisé par son numéro atomique Z (nombre de protons).

- Tous les atomes ou ions possédant le même Z appartiennent au même élément chimique (ex: Cu, Cu²⁺ ont tous deux Z = 29).

- Loi de conservation :

- Au cours d'une réaction chimique, les éléments chimiques se conservent (les noyaux ne sont pas altérés).

IV- ESPÈCES IONIQUES ET SOLIDES IONIQUES MACROSCOPIQUES

1)- Électroneutralité et Formule statistique des Cristaux Ioniques

- À l'échelle macroscopique, la matière est électriquement neutre.

- Un solide ionique contient donc autant de charges positives que de charges négatives.

- Nomenclature :

- Nom = [Nom de l'Anion] + 'de' + [Nom du Cation] (ex: Chlorure de sodium).

- Formule statistique :

- [Symbole Cation] [Symbole Anion] avec indices entiers les plus petits (ex: NaCl, MgCl₂, FeCl₃, Al₂O₃).

- Règle absolue :

- Les charges des ions n'apparaissent JAMAIS dans la formule d'un solide ionique !

Nom du Cristal Ionique	Cation présent	Anion présent	Formule Statistique
Chlorure de sodium	Na⁺	Cl^–	NaCl
Chlorure de magnésium (Nigari)	Mg²⁺	Cl^–	MgCl₂ (1 Mg²⁺ pour 2 Cl^–)
Chlorure de fer III	Fe³⁺	Cl^–	FeCl₃ (1 Fe³⁺ pour 3 Cl^–)
Chlorure de calcium	Ca²⁺	Cl^–	CaCl₂ (1 Ca²⁺ pour 2 Cl^–)
Oxyde d'aluminium	Al³⁺	O^2–	Al₂O₃ (2 Al³⁺ [= + 6] pour 3 O^2– [= – 6])

2)- Tests d'identification des ions clés en solution

- Ion Magnésium (Mg²⁺) :

- Ajout d'hydroxyde de sodium (soude : Na⁺ + HO^–) → Précipité blanc.

- Ion Chlorure (Cl^–) :

- Ajout de nitrate d'argent (AgNO₃) → Précipité blanc qui noircit à la lumière (chlorure d'argent AgCl).

V- MÉTHODES, ASTUCES ET PIÈGES À ÉVITER EN CONTRÔLE

💡 ASTUCES ET MÉTHODES DE CALCUL RAPIDE

Méthode de l'électroneutralité des cristaux ioniques :

Pour un solide formé d'ions Xⁿ⁺ et Y^m–, la formule statistique est X_mY_n (en simplifiant par le PGCD si nécessaire). Exemple : Al³ et O^2–→ Al₂O₃.

Moyen mnémotechnique Cation / Anion :

Cation = Câlin / Charité (+, PERD des électrons).

Anion = Anti / Acquérir (-, GAGNE des électrons).

Conversion des picomètres : Souvenez-vous que 1 pm = 10⁻¹² m.

Exemple : r = 53 pm = 53 × 10⁻¹² m = 5,3 × 10⁻¹¹ m en notation scientifique.

Calcul du nombre de masse A :

Si on donne la masse de l'atome m_atome, on divise par m_nucléon (≈ 1,67 ×10⁻²⁷ kg).

Arrondissez TOUJOURS au nombre entier le plus proche !

🚨 PIÈGES ET ERREURS CLASSIQUES À ÉVITER ABSOLUMENT

❌ Erreur n°1 : Confondre A et Z dans la notation .

A est le nombre de MASSE (en haut, le plus grand),

Z est le numéro ATOMIQUE (en bas, le nombre de protons).

❌ Erreur n°2 : Modifier le nombre de protons lors de la formation d'un ion.

L'ion Ca²⁺ a TOUJOURS Z = 20 protons ! Il a seulement perdu 2 électrons (18 électrons).

❌ Erreur n°3 : Écrire les charges dans la formule du cristal.

Écrire Ca²⁺Cl⁻₂ est une FAUTE GRAVE en DS. On écrit MgCl₂.

❌ Erreur n°4 : Inverser l'ordre des noms et des formules.

Dans le nom : Anion puis Cation (Chlorure de calcium).

Dans la formule : Cation puis Anion (CaCl₂).

❌ Erreur n°5 : Inverser gain et perte d'électrons.

L'électron porte une charge NÉGATIVE (− e).

Donc GAGNER des électrons donne un ion NÉGATIF (Anion).

❌ Erreur n°6 : Oublier l'unité ou la notation scientifique.

Indiquer r = 0,000000000053 m sans puissance de 10 ou sans unité fait perdre des points.

📘 FICHE DE RÉVISION 02 – PHYSIQUE-CHIMIE (Seconde)

🧪 Chapitre n°2 – De l'atome à l'élément chimique

🎯 Les objectifs du chapitre

À la fin du chapitre, tu dois savoir :

✅ Décrire la structure d'un atome.

✅ Déterminer le nombre de protons, neutrons et électrons.

✅ Utiliser l'écriture symbolique d'un noyau.

✅ Définir un élément chimique.

✅ Reconnaître des isotopes.

✅ Comprendre la conservation des éléments chimiques lors d'une transformation chimique.

1)- 🟦 Structure de l'atome

- Un atome est constitué de deux parties :

- 🔴 Le noyau

- Il contient :

- des protons (charge positive +)

- des neutrons (charge nulle)

- ➡ Les protons et les neutrons sont appelés nucléons.

- Le noyau contient pratiquement toute la masse de l'atome.

- 🔵 Le cortège électronique

- Autour du noyau gravitent les électrons.

- Les électrons :

- sont chargés négativement

- possèdent une masse très faible devant celle des nucléons.

- 📌 À retenir

- Un atome est électriquement neutre :

- Nombre de protons = Nombre d'électrons

- Diamètre d'un atome : ≈ 10⁻¹⁰ m

- Diamètre du noyau : ≈ 10⁻¹⁵ m

- ➡ Le noyau est environ 100 000 fois plus petit que l'atome.

- ➡ L'atome est essentiellement constitué de vide.

2)- 🟩 Les particules de l'atome

Particule	Symbole	Charge	Masse
Proton	p⁺	+ 1	≈ 1,67 ×10⁻²⁷ kg
Neutron	n	0	≈ 1,67 ×10⁻²⁷ kg
Électron	e⁻	− 1	≈ 9,11×10⁻³¹ kg

- 📌 À retenir

- ✔ Proton ≈ Neutron

- ✔ Électron ≈ 2000 fois plus léger.

3)- 🟨 Numéro atomique Z

- Le numéro atomique correspond au nombre de protons

- Notation : Z

- Il caractérise l'élément chimique.

- Exemple : Carbone : Z = 6

- ➡ Tous les atomes possédant 6 protons sont des atomes de carbone.

4)- 🟧 Nombre de masse A

- Le nombre de masse est : Nombre de nucléons

- ⭐ Formule : A = Z + N

- Z = nombre de protons

- N = nombre de neutrons

- ⭐ Formule : N = A – Z

5)- 🟥 Écriture symbolique d'un noyau

- Notation : ou X (A, Z)

- X : symbole chimique

- A : nombre de nucléons

- Z : nombre de protons

- Exemple : Carbone 12

- On obtient : ou C (12, 6)

- Protons = 6

- Neutrons = 12 − 6 = 6

- Électrons = 6

6)- 🟪 Calcul rapide de la composition d'un atome

- ① Toujours procéder dans cet ordre :

- Lire Z → Nombre de protons → Nombre d'électrons

- ② Lire A → Calculer → N = A − Z

- Exemple : ou Cl (35, 17)

- ① Lire Z = 17 → Nombre de protons : 17 → Nombre d'électrons : 17

- ② Lire A → Calcul→ N = 35 – 17 = 18

7)- 🟦 L'élément chimique

- Définition

- Un élément chimique regroupe tous les atomes (et ions) possédant le même nombre de protons, en conséquence le même numéro atomique Z.

- Exemple : L'élément oxygène est présent dans : O, O₂, H₂O, CO₂, Fe₂O₃

- ➡ L'élément est toujours le même : Z = 8

8)- 🟩 Les isotopes

- Deux isotopes possèdent :

- ✅ même numéro atomique

- ✅ même nombre de protons

- ❌ nombres de neutrons différents

- Donc : Nombre de masse différent.

- Exemple : Carbone : ¹²C, ¹³C, ¹⁴C

- Tous possèdent : Z = 6, mais un nombre de neutrons différents

- 📌 À retenir

- Ls propriétés chimiques sont pratiquement identiques. La masse est différente.

9)- 🟨 Les symboles chimiques

- Quelques éléments indispensables :

Élément	Symbole
Hydrogène	H
Oxygène	O
Azote	N
Carbone	C
Sodium	Na
Potassium	K
Chlore	Cl
Calcium	Ca
Fer	Fe
Cuivre	Cu
Aluminium	Al
Magnésium	Mg
Soufre	S

🟧 10. Conservation des éléments chimiques

- Lors d'une réaction chimique :

- ✔ Les atomes sont réarrangés.

- ✔ Aucun élément chimique n'est créé.

- ✔ Aucun élément chimique ne disparaît.

- Seules les associations entre atomes changent.

- 🟥 Les formules fondamentales

- Nombre de masse : A = Z + N

- Nombre de neutrons : N = A − Z

- Atome neutre

- Nombre d'électrons = Nombre de protons = Z

- 🟪 Les unités importantes

Grandeur	Unité
Masse	kg
Taille atome	m
Taille noyau	m

Valeurs à connaître :

10⁻¹⁰ m

10⁻¹⁵ m

- ⭐ Les notions essentielles

- ✔ Atome

- ✔ Noyau

- ✔ Proton

- ✔ Neutron

- ✔ Électron

- ✔ Nucléon

- ✔ Élément chimique

- ✔ Numéro atomique

- ✔ Nombre de masse

- ✔ Isotope

- ✔ Symbole chimique

- ✔ Conservation des éléments

- 💡 Astuces

- ✅ Toujours commencer par lire Z.

- ✅ Les électrons ne servent pas au calcul de A.

- ✅ Pour trouver les neutrons : A − Z

- ✅ Si deux atomes ont le même Z, ils appartiennent au même élément.

- ✅ Les isotopes ont toujours le même symbole chimique.

- ⚠ Les erreurs fréquentes

- ❌ Confondre A et Z.

- ❌ Oublier que :

- Nombre d'électrons = nombre de protons (pour un atome neutre).

- ❌ Croire que les isotopes sont des éléments différents.

- ❌ Calculer : A = N – Z (FAUX)

- 🚨 Les pièges du chapitre

- ⚠ Z n'est jamais le nombre de neutrons.

- ⚠ A n'est jamais la masse de l'atome.

- ⚠ Le noyau ne contient pas d'électrons.

- ⚠ Les électrons ne comptent pas dans le nombre de nucléons.

- ⚠ Le symbole chimique doit respecter la casse :

- H ✔

- He ✔

- HE ✘

- h ✘

- 🎓 À mémoriser absolument

- 🟢 Proton = charge +

- 🔵 Électron = charge –

- ⚪ Neutron = charge nulle

- 🟢 Z = nombre de protons

- 🟢 A = protons + neutrons

- 🟢 N = A − Z

- 🟢 Atome neutre : électrons = protons

- 🟢 Même Z => même élément chimique

- 🟢 Même Z + A différent =>isotopes

- 🟢 Les éléments chimiques se conservent au cours des réactions chimiques.

FICHE DE RÉVISION 03 — Chapitre 03 : De l’atome à l’élément chimique

Objectif :

comprendre la constitution de l’atome,

savoir utiliser les nombres A et Z,

distinguer atome/ion/élément chimique,

et écrire la formule d’un solide ionique en respectant l’électroneutralité.

1)- À savoir absolument

- Atome : noyau positif + électrons négatifs en mouvement autour du noyau.

- Noyau : constitué de nucléons : protons et neutrons.

- Proton : charge + e ; neutron : charge nulle ; électron : charge − e.

- Atome neutre : nombre d’électrons = nombre de protons = Z.

- Structure lacunaire : l’atome est surtout constitué de vide.

- Élément chimique : ensemble des entités ayant le même nombre de protons Z.

2)- Symboles, nombres A et Z

Grandeur	Signification	À retenir
Z	Numéro atomique = nombre de protons	Caractérise l’élément chimique
A	Nombre de masse = nombre de nucléons	A = protons + neutrons
N	Nombre de neutrons	N = A − Z
Électrons d’un atome	Atome électriquement neutre	Nombre d’électrons = Z

3)- Formules fondamentales avec unités

Formule	Utilisation	Unité
N = A − Z	Calculer le nombre de neutrons	sans unité
Q = n × e	Calculer une charge électrique multiple de la charge élémentaire	coulomb (C)
e = 1,60 × 10⁻¹⁹ C	Charge élémentaire	C
m_atome ≈ A × m_p	Masse approchée d’un atome	kg
m_p ≈ m_n ≈ 1,67 × 10⁻²⁷ kg	Masse d’un nucléon	kg
m_e ≈ 9,11 × 10⁻³¹ kg	Masse de l’électron	kg

4)- Ions monoatomiques : méthode rapide

- Cation : ion positif formé par perte d’électron(s). Exemple : Na → Na⁺ + e⁻.

- Anion : ion négatif formé par gain d’électron(s). Exemple : Cl + e⁻ → Cl⁻.

- Important : lors de la formation d’un ion, le noyau ne change pas : Z et A restent identiques.

- Nombre d’électrons d’un ion : cation positif : moins d’électrons ; anion négatif : plus d’électrons.

5)- Élément chimique et conservation

- Notion clé :

- un élément chimique est défini par son numéro atomique Z.

- Deux entités appartiennent au même élément si elles ont le même nombre de protons, même si elles n’ont pas le même nombre de neutrons ou d’électrons.

- Atome de cuivre Cu, ion Cu²⁺ et isotopes du cuivre appartiennent tous à l’élément cuivre si Z = 29.

- Au cours d’une transformation chimique, les éléments chimiques se conservent.

- Une réaction chimique ne modifie pas les noyaux des atomes.

6)- Espèce chimique, entité chimique et solides ioniques

- Entité chimique : atome, molécule ou ion observé à l’échelle microscopique.

- Espèce chimique : ensemble d’un très grand nombre d’entités chimiques identiques.

- Espèce ionique : contient des cations et des anions en proportions telles que l’ensemble soit électriquement neutre.

- Formule d’un solide ionique : on écrit le cation en premier, l’anion ensuite, sans les charges.

7)- Méthode : écrire la formule d’un solide ionique

- Identifier le cation et l’anion.

- Écrire leurs charges.

- Choisir les plus petits indices pour obtenir une charge totale nulle.

- Écrire la formule sans faire apparaître les charges.

- Nommer le solide : nom de l’anion puis « de » puis nom du cation.

- Exemple :

- Mg²⁺ et Cl⁻ → il faut 1 ion Mg²⁺ et 2 ions Cl⁻ pour neutraliser les charges :

- formule MgCl₂, nom : chlorure de magnésium.

8)- Astuces de révision

- Pour un atome : commence toujours par Z : protons = électrons = Z.

- Pour les neutrons : utilise directement N = A − Z.

- Pour un ion : seul le nombre d’électrons change.

- Pour une formule ionique : la somme des charges doit être égale à zéro.

- Ordres de grandeur : atome ≈ 10⁻¹⁰ m ; noyau ≈ 10⁻¹⁵ m ;

- l’atome est environ 100 000 fois plus grand que son noyau.

9)- Erreurs fréquentes et pièges à éviter

- Ne pas confondre A et Z : Z = protons ; A = nucléons.

- Ne pas oublier : neutrons = A − Z, et non A + Z.

- Ne pas modifier le noyau quand un atome devient un ion.

- Ne pas écrire les charges dans la formule finale d’un solide ionique :

- on écrit MgCl₂, pas Mg²⁺Cl⁻₂.

- Ne pas inverser cation et anion : dans la formule, le cation est écrit en premier ; dans le nom, l’anion est cité en premier.

- Attention aux indices : ils doivent être les plus petits possibles et assurer l’électroneutralité.

10)- Mini-bilan à mémoriser

- Si je retiens seulement l’essentiel :

- un atome est neutre et contient Z protons, Z électrons et A − Z neutrons.

- Un ion a gagné ou perdu des électrons, mais son noyau ne change pas.

- Un élément chimique est défini par Z.

- Dans un solide ionique, les ions s’associent avec des proportions qui rendent l’ensemble électriquement neutre.

11)- CARTE MÉMO EXPRESS — Spécial contrôle

À retenir en priorité	Formules / réflexes
Atome = noyau positif + électrons négatifs. Il est électriquement neutre.	Atome neutre : protons = électrons = Z.
Noyau = protons + neutrons = nucléons.	A = nombre de nucléons ; Z = nombre de protons ; N = A − Z.
Élément chimique = même nombre de protons, même Z.	Un ion garde le même noyau : A et Z ne changent pas.
Cation = ion positif : il a perdu des électrons.	Ex. : Na → Na⁺ + e⁻.
Anion = ion négatif : il a gagné des électrons.	Ex. : Cl + e⁻ → Cl⁻.

Méthode minute

Pièges du contrôle

Pour compléter un atome :

1) lire Z,

2) protons = électrons = Z,

3) neutrons = A − Z.

Ne pas confondre A et Z :

A = nucléons ; Z = protons.

Pour un ion : le noyau ne change jamais ;

seul le nombre d’électrons change.

Un ion positif a moins d’électrons ;

un ion négatif en a plus.

Pour un solide ionique :

équilibrer les charges pour

obtenir une charge totale nulle.

Dans la formule finale,

on n’écrit pas les charges :

MgCl₂, pas Mg²⁺Cl⁻₂.

Nom d’un solide ionique :

nom de l’anion puis « de »

puis nom du cation.

Dans la formule,

le cation est écrit en premier ;

dans le nom, l’anion est cité en premier.

- Dernière vérification avant de rendre :

- ai-je identifié A, Z, les électrons, les charges des ions et l’électroneutralité ?

- Si oui, je peux justifier ma réponse.

12)- CARTE MENTALE COLORÉE — De l’atome à l’élément chimique

THÈME CENTRAL : DE L’ATOME À L’ÉLÉMENT CHIMIQUE

1. ATOME
Noyau positif
Électrons négatifs
Atome neutre :

protons = électrons
Structure lacunaire :

beaucoup de vide

2. NOYAU
Protons : charge + e
Neutrons : charge nulle
Nucléons = protons + neutrons
Masse concentrée dans le noyau

3. NOMBRES A, Z, N
Z = nombre de protons
A = nombre de nucléons
N = A − Z
Électrons d’un atome = Z

4. IONS
Ion = atome qui gagne

ou perd des électrons
Cation : ion positif,

perte d’électrons
Anion : ion négatif,

gain d’électrons
Le noyau ne change pas

5. ÉLÉMENT CHIMIQUE
Défini par Z
Même élément si

même nombre de protons
Atomes, ions et isotopes peuvent

représenter le même élément
Conservé lors d’une

transformation chimique

6. ESPÈCES CHIMIQUES
Entité : atome, molécule ou ion
Espèce chimique :

ensemble d’entités identiques
Espèce ionique : cations + anions
Ensemble électriquement neutre

7. SOLIDE IONIQUE
Cation écrit en premier

dans la formule
Anion cité en premier

dans le nom
Charges non écrites

dans la formule finale
Indices choisis pour

neutraliser les charges

8. FORMULES CLÉS
N = A − Z
Q = n × e
e = 1,60 × 10⁻¹⁹ C
m_atome ≈ A × m_nucléon

9. PIÈGES À ÉVITER
Confondre A et Z
Modifier le noyau d’un ion
Oublier l’électroneutralité
Écrire les charges dans

une formule ionique
Inverser cation et anion

- Phrase-bilan de la carte mentale :

- un atome est caractérisé par son noyau ;

- son élément chimique dépend de Z ;

- un ion change seulement par ses électrons ;

- un solide ionique respecte toujours l’électroneutralité.