Fiche PASS : Atomistique

Dans cet article, vous allez pouvoir accéder à une fiche de révision PASS concernant l’atomistique.

I.  Introduction

Un atome est une particule divisible, il est composé de particules élémentaires : des électrons gravitants autour du noyau composé de nucléons (protons + neutrons).

Un atome à l’état fondamental est électriquement neutre, il possède Z protons et Z électrons. Un atome possède A-Z neutrons.

On a A/Z X, avec :

  • X est le symbole de l’élément chimique
  • Z est le numéro atomique soit le nombre de protons
  • A est le nombre de masse soit le nombre de neutrons

Un atome peut devenir un ion s’il perd ou s’il gagne un ou plusieurs électron(s).

S’il perd un électron, c’est un cation et il a donc une charge positive.

S’il gagne un électron, c’est un anion et il a donc une charge négative.

-> Anion/Ajout, on ne peut ajouter que des électrons puisqu’on ne peut rajouter qqch au noyau donc un anion on ajoute un électron il aura donc une charge négative.

C’est la probabilité de trouver l’électron dans l’espace tout entier doit être égale à un.

Une orbitale atomique (OA) régit le comportement l’électron dans l’espace. C’est une région de l’espace dans laquelle la probabilité de trouver l’électron est grand.

Pour résoudre l’équation de Schrödinger, il nous faut :

  • n, c’est le nombre quantique principal. Il définit la couche électronique de l’électron. (K=1, L=2, M=3, N=4).
  • L est le nombre quantique secondaire ou azimutal (entre 0 et n-1). Il définit la sous couche électronique. (l=0 -> OAs, l=1-> OAp, l=2 -> d, l=3 -> f)
  • Ml est le nombre quantique magnétique (peut prendre 2l+1). (l=0 -> ml=0 -> 1 seule orientation : 1 orbitale atomique s, l=1 -> ml=-1;0;1 -> 3 orbitales p, l=2 -> ml=-2;-1;0;1;2 -> 5 orbitales d)
  • Ms est le nombre quantique magnétique de spin. L’électron possède un mouvement de révolution sur lui-même appelé « spin ». Chaque OA ne peut contenir au maximum 2 électrons de ms opposé.

II.  Configuration électronique des atomes

Chaque électron d’un atome est caractérisé par 4 nombres quantiques. La configuration électronique d’un atome à l’état fondamental permet de décrire l’ensemble des propriétés de l’élément.

  • Principe d’exclusion de Pauli : 2 électrons d’un même atome ne peuvent pas être décrits par quatre nombres identiques. Deux électrons dans une même OA doivent différer par leur nombre quantique de spin. Conséquence : une OA donnée ne peut décrire que 2 électrons. Ils auront des ms opposés et seront donc antiparallèles
  • Règle de Klechnowski : A l’état fondamental, un atome se trouve dans son état énergétique le plus stable (énergie la plus basse). Les OA sont remplies en fonction de leur énergie croissante en commençant par l’OA de plus basse énergie.
    On remplit donc dans l’ordre : 1s -> 2s, 2p -> 3s,3p -> 4s -> 3d -> 4p -> 5s -> 4d, etc.. 

Voici un exemple de comment on remplit les cases au fur et à mesure, cette technique m’a énormément aidé j’imagine qu’il en sera de même pour vous.

  • Règle de Hund : Lorsque des OA ont la même énergie, les électrons se répartissent avec un nombre maximum de spins parallèles. 

III.  Classification de Mandeleiev

La classification se remplie en Z croissant, de gauche à droite et de haut en bas.Il y a en tout 18 colonnes, chaque colonne est spécifique de certaines familles, 7 lignes/périodes où les éléments chimiques ont le même n maximal. On dénombre 4 blocs :

  • Le bloc s qui correspond aux colonnes 1 et 2.
  • Le d qui correspond aux colonnes de 3 à 12 où l’orbitale atomique d est en cours de remplissage.
  • Le bloc p correspondant aux colonnes 13 à 18.
  • Et le bloc f.

Les différentes familles :

ColonnesFamilleConfiguration électronique externe
1Alcalins sauf Hns1
2Alcalino-terreuxns2
3 à 12Métaux de transitionOAd
13Famille du borens2 np1
14Famille du carbonens2 np2
15Famille de l’azotens2 np3
16Famille de l’oxygène/Chalcogènens2 np4
17Halogènesns2 np5
18Gaz nobles/Gaz raresns2 np6

Le rayon atomique est la moitié de la distance entre 2 noyaux d’atomes voisins. Dans une période, la Rat diminue de gauche à droite. Dans une colonne, la Rat diminue de bas en haut.

L’énergie d’ionisation est l’énergie minimale qu’il faut fournir à un atome pris à l’état gazeux pour lui arracher un électron.

Dans une colonne, lorsque Z augmente de haut en bas, n augmente, la distance noyau-électron périphérique augmente, donc l’attraction noyau-électron périphérique diminue et l’énergie d’ionisation diminue du haut vers le bas de la colonne.

Dans une période, lorsque Z augmente de la gauche vers la droite, n n’évolue pas, le nombre de protons et d’électrons augmente, l’attraction noyau-électrons périphériques augmente, le rayon atomique diminue, donc l’énergie atomique augmente de la gauche vers la droite d’une même période.

Elle est toujours positive car c’est une énergie qu’on fournit pour arracher les électrons et ioniser l’atome. Il est donc difficile d’ioniser un gaz noble contrairement à un alcalin.

L’affinité électronique correspond à l’énergie libérée lors de la capture d’un électron. L’affinité électronique peut être négative. Les halogènes gagnent facilement un électron.

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Pour ceux souhaitant continuer à s’entrainer, vous pouvez accéder à mes fiches de révisions de PASS vous permettant de prendre de l’avance sur les autres.

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