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Physique-Chimie 2de

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ACTIVITÉ D'EXPLORATION


2
Des électrons bien ordonnés ?




Synthèse de l'activité

Comment écrit-on la configuration électronique d’un atome ? Comment utiliser la classification périodique pour prévoir (ou vérifier) la configuration électronique d’un atome ?

Doc. 2
Nombre d’électrons maximum

La couche nn peut contenir 2n2n^{2} électrons. Ces électrons se répartissent sur nn sous-couches.

La sous-couche ll peut contenir 2ll + 1 paires d’électrons c’est-à-dire 2(2ll + 1) électrons.

Par exemple, la sous-couche 3s (n=n = 3 et l=l = 0) peut contenir 2(2 ×\times 0 + 1) == 2 électrons au maximum.

Compétence

MOD : Connaître la structure du nuage électronique



D’après le modèle de Bohr, les électrons gravitent autour du noyau dans des orbites situées à des distances du noyau bien précises.

➜ Comment les électrons se répartissent-ils autour du noyau ?

Questions

Voir les réponses
1. Doc. 1 et 2 Combien d’électrons peut contenir la couche n=n = 1 ? la couche n=n = 2 ?


2. Doc. 1 et 2 Combien d’électrons peuvent contenir les sous-couches 1s, 2s et 2p ?


Doc. 3 À l’aide de l’exemple de l’aluminium, écrire la configuration électronique du bore 5B_{5}\text{B}, du carbone 6C_{6}\text{C} et du silicium 14Si_{14}\text{Si}.


4. Quels sont les points communs et les différences entre ces quatre configurations ?


5. Où se trouvent les éléments bore, carbone, aluminium et silicium dans la classification périodique ? Préciser les numéros de lignes et de colonnes correspondants.


6. Peut-on prévoir la position d’un atome dans la classification grâce à sa configuration électronique et inversement ?


7. Vérifier alors les hypothèses faites à la question Par intuition.




Par intuition

Quel peut être le point commun entre la disposition des spectateurs dans un stade et celle des électrons dans l’atome ?

Doc. 1
Modèle de Bohr et mécanique quantique

Les électrons ne se disposent pas au hasard autour du noyau. En 1913, Niels Bohr suppose qu’ils se situent à des distances particulières. Les zones dans lesquelles on peut trouver les électrons se nomment couches et sous-couches. On les repère à l’aide de chiffres et de lettres.

Les couches sont représentées par un entier positif nn. La première couche correspond à n=n = 1, la deuxième à n=n = 2, etc. Chaque couche possède une ou plusieurs sous-couches représentées par la lettre ll à laquelle sont associées une valeur puis une autre lettre. La première sous-couche se note s (l=l = 0), la deuxième p (l=l= 1) et la troisième (l=l= 2) se note d.

Par exemple, si n=n = 3 et l=l = 2 on parle de la sous-couche 3d.

Sur une orbite donnée, les éléctrons ont une énergie donnée. On parle donc de niveau d’énergie pour chaque sous-couche.
Modèle de Bohr et mécanique quantique

Doc. 3
Remplir les couches et les sous-couches


Modèle de Bohr de l’atome d’aluminium
Ci-contre le modèle de Bohr de l’atome d’aluminium. La configuration électronique de l’aluminium (Z=Z = 13) s’écrit : 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1.

Règle de remplissage appelée règle de Klechkowski
Le remplissage des couches et sous-couches se fait par ordre d’énergie croissante. Il suffit de suivre les flèches rouges de l’image ci-contre. Cette règle de remplissage est appelée règle de Klechkowski.
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