Lernzettel: Atome et modèle de Bohr

📋 Plan du Cours

1. Structure et identité de l’atome
2. Isotopes et quantité de matière
3. Énergie et spectres électroniques
4. Organisation du tableau périodique
5. Modèle de Bohr et hydrogénoïdes

📖 1. Structure et identité de l’atome

🔑 Notions clés & Définitions

• Atome : Constitué d’un noyau contenant des nucléons et d’électrons qui gravitent autour du noyau.
• Noyau atomique : Contient des protons positifs et des neutrons, appelés nucléons.
• Numéro atomique : $Z$ est le nombre de protons du noyau et détermine l’identité de l’élément chimique.

★ À maîtriser

📐 Formule — Le nombre de masse vérifie $A = Z + N$, où $Z$ est le nombre de protons et $N$ le nombre de neutrons.

Compléments

• Dans un atome neutre, le nombre d’électrons est égal au nombre de protons, tandis qu’un ion possède un nombre d’électrons différent.

📖 2. Isotopes et quantité de matière

🔑 Notions clés & Définitions

• Mole : De carbone 12 contient $6{,}02 \times 10^{23}$ entités et correspond à une masse de 12 g de carbone 12.

★ À maîtriser

• Les isotopes sont des atomes d’un même élément qui possèdent le même nombre de protons mais des nombres de neutrons différents.

• La masse atomique indiquée dans le tableau périodique est une moyenne liée aux abondances isotopiques et n’est donc généralement pas un nombre entier.

Compléments

• Les isotopes du carbone 12, 13 et 14 ont respectivement 6, 7 et 8 neutrons, car leur nombre de neutrons vaut A − Z avec Z = 6.

💡 Astuce mémo

Isotope → abondance → masse moyenne → mole

📖 3. Énergie et spectres électroniques

★ À maîtriser

📐 Formule — La variation d’énergie électronique vérifie $\Delta E = E_f - E_i = -13{,}6\left(\frac{1}{m_f^2}-\frac{1}{m_i^2}\right)\ \mathrm{eV}$ pour l’atome d’hydrogène.

📐 Formule — Pour un niveau électronique de l’hydrogène, l’énergie vaut $E_m = \frac{-13{,}6}{m^2}\ \mathrm{eV}$, avec $m = 1{,}2{,}3,\ldots$.

• Un électron ne peut occuper que certaines orbites et les transitions entre ces niveaux produisent un spectre de raies.

📌 Lors d’une absorption, l’électron passe vers un niveau d’énergie supérieur, tandis que lors d’une émission, il passe vers un niveau inférieur.

Compléments

• Les séries spectrales de Lyman, Balmer et Paschen correspondent respectivement aux transitions aboutissant aux niveaux $m=1$, $m=2$ et $m=3$.

💡 Astuce mémo

Absorption : montée ; émission : descente

📖 4. Organisation du tableau périodique

★ À maîtriser

• Dans le tableau périodique, une ligne correspond à une période et les colonnes principales sont repérées de I à VIII.

Compléments

• Le code couleur présenté distingue les métaux en bleu, les semi-métaux en violet et les non-métaux en rose.

📖 5. Modèle de Bohr et hydrogénoïdes

🔑 Notions clés & Définitions

• Modèle de Bohr : Décrit l’électron sur des orbites circulaires d’énergie quantifiée autour du noyau.

★ À maîtriser

• Le modèle de Bohr s’applique à l’hydrogène et aux ions hydrogénoïdes ne possédant qu’un seul électron.

📐 Formule — Pour l’hydrogène, le rayon de l’orbite de niveau m vérifie $r_m = 0{,}53\,m^2\ \text{Å}$.

📐 Formule — Pour un ion hydrogénoïde de numéro atomique Z, le rayon et l’énergie vérifient respectivement $r_m=\frac{0{,}53\,m^2}{Z}\ \text{Å}$ et $E_m=\frac{-13{,}6Z^2}{m^2}\ \text{eV}$.

Compléments

• Les espèces hydrogénoïdes citées sont He+, Li2+, Be3+, B4+, C5+, N6+, O7+ et F8+.

• Pour l’hydrogène, le premier rayon vaut $r_1=0{,}53\ \text{Å}$ et le deuxième vaut $r_2=2{,}12\ \text{Å}$.

💡 Astuce mémo

Orbites quantifiées ≠ orbitales