Physique – Chimie · 3AC

Les atomes et les ions

Structure de l’atome, neutralité électrique, cations et anions — l’essentiel de la leçon, en clair.

L’atome

L’atome est constitué d’un noyau chargé positivement, autour duquel gravitent des électrons chargés négativement.

Ancien modèle (Bohr) : l’atome est comparé à un petit système solaire ; chaque électron tourne autour du noyau sur une orbite précise.

🪐 Emplacement image — Modèle de Bohr (noyau + électrons sur orbites)

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Modèle actuel (Schrödinger) : les électrons ne suivent pas d’orbites définies, mais forment un nuage électronique autour du noyau.

☁️ Emplacement image — Nuage électronique (modèle de Schrödinger)

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Particules infiniment petites, gravitant à très grande vitesse autour du noyau.
Chaque électron porte une charge négative : –e.
La masse d’un électron est très faible ; tous les électrons sont identiques, quel que soit l’atome.

Charge élémentaire : e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C — Charge de l’électron : –e

Remarque : chaque atome possède un nombre défini d’électrons.

L’atome est électriquement neutre : il possède autant de charges positives que négatives.

Le numéro atomique Z est le nombre de charges positives du noyau. Comme l’atome est neutre, Z est aussi le nombre d’électrons.

Exemple — Lithium (Z = 3) : charge du noyau +3e · charge des électrons –3e · charge totale = (+3e) + (–3e) = 0

⚛️ Emplacement image — Schéma de l’atome de lithium (protons, neutrons, électrons)

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III

Définition : un ion est un atome (ou groupe d’atomes) ayant perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.

Un atome qui perd un ou plusieurs électrons devient un cation.

Lithium (Z=3) perd 1 électron → +3e – 2e = +e → Li⁺
Fer (Z=26) perd 2 électrons → +26e – 24e = +2e → Fe²⁺

➕ Emplacement image — Atome de lithium perdant un électron → ion Li⁺

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Un atome qui gagne un ou plusieurs électrons devient un anion.

Chlore (Z=17) gagne 1 électron → +17e – 18e = –e → Cl⁻

➖ Emplacement image — Atome de chlore gagnant un électron → ion chlorure Cl⁻

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À retenir : les solutions aqueuses conduisent le courant électrique car elles contiennent des ions.

Exercice 1

Le numéro atomique du zinc est Z = 30. On donne e = 1,6×10⁻¹⁹ C.

Déterminer la charge du noyau (en C).
Calculer la charge des électrons (en C).
En déduire la charge totale de l’atome de Zn. Sachant que la charge de l’ion de zinc est Q = +3,2×10⁻¹⁹ C :
Quel est le type de cet ion ?
Exprimer la charge de l’ion en fonction de e.
En conclure la formule chimique de l’ion.

Exercice 2

L’ion calcium Ca²⁺ possède 18 électrons.