Composition Atomique du Magnésium
Comprendre la Structure de l'Atome
Toute matière est constituée d'atomes. Un atome est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est composé d'un noyau central, contenant des protons (charges positives) et des neutrons (pas de charge), autour duquel gravitent des électrons (charges négatives). La connaissance de la composition d'un atome (nombre de protons, neutrons et électrons) est fondamentale en chimie pour comprendre ses propriétés et son comportement.
La représentation symbolique d'un noyau d'atome est \(^A_Z X\), où \(X\) est le symbole de l'élément chimique, \(Z\) est le numéro atomique (nombre de protons) et \(A\) est le nombre de masse (nombre total de protons et de neutrons).
Données de l'étude
- Symbole de l'élément : Mg
- Numéro atomique (\(Z\)) : 12
- Nombre de masse (\(A\)) pour l'isotope le plus courant : 24
Schéma : Modèle Atomique Simplifié du Magnésium (Mg)
Représentation schématique simplifiée de l'atome de magnésium avec son noyau et ses électrons répartis sur les couches K, L, M.
Questions à traiter
- Quel est le nombre de protons dans le noyau d'un atome de magnésium ?
- Quel est le nombre d'électrons dans un atome de magnésium électriquement neutre ?
- Calculez le nombre de neutrons dans le noyau de cet isotope de magnésium (\(A=24\)).
- Donnez la répartition des électrons de l'atome de magnésium sur les couches électroniques K, L, M.
- Le magnésium peut former un ion en perdant 2 électrons. Quelle sera la formule de cet ion magnésium ? Combien de protons, de neutrons et d'électrons cet ion possédera-t-il ?
Correction : Composition Atomique du Magnésium
Question 1 : Nombre de protons
Principe :
Le numéro atomique \(Z\) d'un élément indique le nombre de protons présents dans le noyau de chaque atome de cet élément.
Données spécifiques :
- Numéro atomique du magnésium (\(Z\)) : 12
Réponse :
Le nombre de protons dans le noyau d'un atome de magnésium est égal à son numéro atomique \(Z\).
Quiz Intermédiaire 1 : Le numéro atomique Z représente :
Question 2 : Nombre d'électrons (atome neutre)
Principe :
Un atome électriquement neutre possède autant d'électrons (charges négatives) que de protons (charges positives) dans son noyau.
Données spécifiques :
- Nombre de protons (calculé à la question 1) : 12
- L'atome est électriquement neutre.
Réponse :
Puisque l'atome de magnésium est électriquement neutre :
Quiz Intermédiaire 2 : Si un atome neutre a 8 protons, combien a-t-il d'électrons ?
Question 3 : Nombre de neutrons
Principe :
Le nombre de masse \(A\) est égal à la somme du nombre de protons \(Z\) et du nombre de neutrons \(N\). Donc, \(N = A - Z\).
Formule(s) utilisée(s) :
Données spécifiques :
- Nombre de masse (\(A\)) : 24
- Numéro atomique (\(Z\)) : 12
Calcul :
Quiz Intermédiaire 3 : Un atome de carbone \(^{14}_6 C\) possède :
Question 4 : Répartition des électrons
Principe :
Les électrons se répartissent sur des couches électroniques autour du noyau. Pour le niveau 3ème, on utilise le modèle des couches K, L, M. La couche K peut contenir au maximum 2 électrons, la couche L au maximum 8 électrons, et la couche M au maximum 18 électrons (mais pour les premiers éléments, elle se remplit souvent jusqu'à 8 avant de commencer la couche N).
Données spécifiques :
- Nombre total d'électrons : 12
Répartition :
- Couche K : Elle se remplit en premier avec 2 électrons.
- Il reste \(12 - 2 = 10\) électrons à placer.
- Couche L : Elle se remplit ensuite avec 8 électrons.
- Il reste \(10 - 8 = 2\) électrons à placer.
- Couche M : Les 2 électrons restants se placent sur la couche M.
La répartition est donc : (K)2 (L)8 (M)2.
Quiz Q4 : Quelle est la répartition électronique du sodium (Na, Z=11) ?
Question 5 : Ion magnésium (\(\text{Mg}^{2+}\))
Principe :
Un ion est un atome (ou groupe d'atomes) qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons. Si un atome perd des électrons, il devient un ion positif (cation). S'il gagne des électrons, il devient un ion négatif (anion). La perte de 2 électrons donne une charge de +2.
Formation de l'ion :
L'atome de magnésium (Mg) perd 2 électrons pour former l'ion magnésium.
La formule de l'ion est donc \(\text{Mg}^{2+}\).
Composition de l'ion \(\text{Mg}^{2+}\) :
- Nombre de protons : Le nombre de protons dans le noyau ne change pas lors de la formation d'un ion. Il reste égal à \(Z = 12\).
- Nombre de neutrons : Le nombre de neutrons dans le noyau ne change pas non plus. Il reste \(N = 12\).
- Nombre d'électrons : L'atome neutre avait 12 électrons. En perdant 2 électrons, l'ion \(\text{Mg}^{2+}\) possède \(12 - 2 = 10\) électrons.
Quiz Q5 : Un atome de chlore (Cl, Z=17) gagne 1 électron pour former un ion. Quelle est la formule de cet ion ?
Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)
6. Dans la notation \(^{A}_Z X\), que représente \(A\) ?
7. Un atome qui perd des électrons devient :
8. L'atome d'aluminium (Al) a pour numéro atomique Z=13 et pour nombre de masse A=27. Combien de neutrons possède-t-il ?
Glossaire
- Atome
- Plus petite partie d'un élément chimique qui conserve les propriétés de cet élément. Il est constitué d'un noyau (protons et neutrons) et d'électrons qui gravitent autour.
- Proton
- Particule subatomique située dans le noyau de l'atome, portant une charge électrique positive (+e).
- Neutron
- Particule subatomique située dans le noyau de l'atome, ne portant pas de charge électrique (neutre).
- Électron
- Particule subatomique gravitant autour du noyau de l'atome, portant une charge électrique négative (-e).
- Noyau atomique
- Partie centrale de l'atome, contenant les protons et les neutrons. Il concentre la quasi-totalité de la masse de l'atome.
- Numéro Atomique (\(Z\))
- Nombre de protons dans le noyau d'un atome. Il caractérise un élément chimique.
- Nombre de Masse (\(A\))
- Nombre total de nucléons (protons + neutrons) dans le noyau d'un atome.
- Isotopes
- Atomes d'un même élément chimique (donc même nombre de protons \(Z\)) mais ayant un nombre de neutrons différent (et donc un nombre de masse \(A\) différent).
- Couches Électroniques (K, L, M...)
- Régions autour du noyau où se trouvent les électrons. Chaque couche ne peut contenir qu'un nombre limité d'électrons.
- Ion
- Atome ou groupe d'atomes ayant gagné ou perdu un ou plusieurs électrons, et portant donc une charge électrique nette.
- Cation
- Ion chargé positivement (formé par la perte d'électrons).
- Anion
- Ion chargé négativement (formé par le gain d'électrons).
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