Modèle de l'atome

1. Histoire des modèles

• Démocrite (Antiquité) : matière faite d'atomes indivisibles.
• Dalton (1808) : atomes = sphères pleines.
• Thomson (1897) : électron + "pudding".
• Rutherford (1911) : noyau central très dense.
• Bohr (1913) : niveaux d'énergie quantifiés.
• Modèle quantique (Schrödinger, 1926) : électrons dans des orbitales (probabilité de présence).

2. Structure

Atome de symbole X, notation $^{A}_{Z}X$ :

• $Z$ : numéro atomique = nombre de protons (= nombre d'électrons si neutre).
• $A$ : nombre de masse = $Z + N$ (nucléons).

Isotopes : même $Z$, $A$ différent (¹H, ²H, ³H).

Masse molaire : moyenne pondérée des isotopes naturels.

3. Cortège électronique

Les électrons se répartissent dans des couches K, L, M, N (n = 1, 2, 3, 4…) contenant au max $2n^2$ électrons : 2, 8, 18, 32.

Configuration d'un atome : ordre de remplissage des sous-couches (s, p, d, f) selon la règle de Klechkowski.

Exemple : Na (Z=11) → 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹.

4. Niveaux d'énergie et quantification

Modèle de Bohr (atome H) : $E_n = -13{,}6 / n^2$ eV. Émission/absorption d'un photon lors d'une transition :

$\Delta E = |E_n - E_p| = h\nu = hc/\lambda$

Spectres de raies caractéristiques de chaque élément → spectroscopie.

5. Tableau périodique

Mendeleïev (1869) classe les éléments par $Z$ croissant. Aujourd'hui : 7 périodes (lignes) et 18 familles (colonnes).

• Famille 1 : alcalins (Li, Na, K…).
• Famille 17 : halogènes (F, Cl, Br…).
• Famille 18 : gaz nobles (He, Ne, Ar…).

6. Règle de l'octet et ions

Les atomes tendent à acquérir la configuration du gaz noble le plus proche (8 électrons de valence) en gagnant, perdant ou partageant des électrons.

• Na → Na⁺ (perd 1 e⁻).
• Cl → Cl⁻ (gagne 1 e⁻).
• O → O²⁻, Ca → Ca²⁺.

7. Liaisons chimiques

• Covalente : partage d'un doublet d'électrons (H–H, H₂O).
• Ionique : transfert d'électrons (NaCl).
• Métallique : électrons délocalisés (Cu, Fe).
• Faibles : hydrogène (H₂O liquide), Van der Waals.

À retenir

• Atome = noyau (protons+neutrons) + cortège d'électrons.
• $2n^2$ électrons max par couche.
• $\Delta E = hc/\lambda$ pour les transitions.
• Tableau périodique : 7 périodes, 18 familles.