Modèle de l'atome

Noyau, électrons et couches électroniques : la structure intime de la matière.

1 L'idée

L'atome est constitué d'un noyau central, très petit et très dense, entouré d'un nuage d'électrons. Le noyau regroupe des protons (charge positive $+e$) et des neutrons (neutres). Les électrons (charge négative $-e$) se répartissent autour du noyau sur des couches électroniques K, L, M, numérotées à partir du noyau.

Un atome est électriquement neutre : le nombre d'électrons est toujours égal au nombre de protons $Z$.

2 Grandeurs et notation symbolique

Numéro atomique

$Z = \text{nb de protons} = \text{nb d'électrons}$

Nombre de masse

$A = Z + N \quad (N = \text{nb de neutrons})$

Nombre de neutrons

$N = A - Z$

Notation symbolique

${}^{A}_{Z}\text{X}$

3 Lire une notation symbolique

Sodium ${}^{23}_{11}\text{Na}$

$Z = 11$ : le noyau contient 11 protons ; l'atome possède 11 électrons.

$A = 23$ : nombre de masse.

$N = A - Z = 23 - 11 = 12$ : le noyau contient 12 neutrons.

Oxygène ${}^{16}_{8}\text{O}$

$Z = 8$, $A = 16$, $N = 16 - 8 = 8$ neutrons.

Atome neutre : 8 électrons.

4 Couches électroniques et configuration

Les électrons se placent sur des couches successives à partir du noyau selon une capacité maximale fixe :

Couche K : 2 électrons au maximum
Couche L : 8 électrons au maximum
Couche M : 8 électrons au maximum (programme de 2nde)

On note la configuration $(K)^{n_1}(L)^{n_2}(M)^{n_3}$ où les exposants donnent le nombre d'électrons par couche.

Exemples :
Carbone $Z = 6$ : $(K)^2(L)^4$
Sodium $Z = 11$ : $(K)^2(L)^8(M)^1$
Chlore $Z = 17$ : $(K)^2(L)^8(M)^7$

Méthode — écrire la configuration électronique

Relever $Z$ : c'est le nombre total d'électrons à placer.
Remplir la couche K en premier (max 2 électrons).
Puis la couche L (max 8 électrons).
Puis la couche M si nécessaire (max 8 électrons).
Vérifier : la somme des exposants doit être égale à $Z$.

Erreurs fréquentes

Confondre $Z$ et $A$ : $Z$ compte les protons (et les électrons), $A$ compte protons + neutrons.
Calculer $N = A$ au lieu de $N = A - Z$.
Dépasser la capacité d'une couche : K $\le 2$, L $\le 8$, M $\le 8$.
Sauter une couche : toujours remplir K avant L, et L avant M.