1.4 Notation atomique et répartition des électrons · Sciences

1.4

Notation atomique et répartition des électrons

1.4 · L’atome

Notation atomique et répartition des électrons

avec les ions et les isotopes

À la fin de cette section :

Je peux dire ce que signifient le numéro atomique (Z) et le nombre de masse (A)
Je peux utiliser le numéro atomique pour identifier un élément et le trouver dans le tableau périodique
Je peux écrire un atome d’un élément X en notation symbolique : nombre de masse A en haut à gauche, numéro atomique Z en bas à gauche
Je peux déterminer et dessiner (avec un diagramme de Bohr) la répartition des électrons de chacun des vingt premiers éléments
Je peux expliquer qu’un atome devient un ion quand il perd ou gagne un électron, et déterminer la charge de l’ion à partir de son numéro atomique et de son nombre d’électrons
Je peux dire ce qu’est un isotope et décrire les ressemblances et les différences entre les isotopes d’un même élément

1 · Lire

Les notes, l’idée clé et les mots à connaître

Fiches d’exercices Reference: Reading a periodic-table tile Worksheet A: Atoms, ions and isotopes Worksheet C: Lewis diagrams, ions, formulae and equations

Chaque atome est décrit par deux nombres :

Numéro atomique, Z : le nombre de protons. Il définit l’élément : change-le et tu obtiens un autre élément.
Nombre de masse, A : le nombre de protons + neutrons, c’est-à-dire le nombre de particules du noyau (nucléons).

À partir de ces deux nombres, tu peux trouver toutes les particules :

neutrons = A − Z
électrons = protons (dans un atome neutre)

On les écrit autour du symbole comme ceci : le nombre de masse en haut, le numéro atomique en bas. Touche une partie du symbole pour voir ce qu’elle signifie, ou change les particules pour voir ce que tu obtiens.

Que signifient les nombres ?Touche le symbole · change les particules

Lithium 7: 3 protons, 4 neutrons, 3 électrons
Ion sodium Na⁺: 11 protons, 12 neutrons, 10 électrons
Ion chlorure Cl⁻: 17 protons, 18 neutrons, 18 électrons
Chlore 35: 17 protons, 18 neutrons, 17 électrons
Chlore 37: 17 protons, 20 neutrons, 17 électrons
Carbone 14: 6 protons, 8 neutrons, 6 électrons

Touche le nombre du haut, le nombre du bas, les lettres ou la charge.

Protonsdéfinit l’élément

Neutronsdéfinit la masse

Électronsdéfinit la charge

neutrons

charge

répartition

Les exemples travaillés :

D’où viennent ces données : isotopes et demi-vies tirés de la Live Chart of Nuclides, Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA), données téléchargées le 3 octobre 2026. Les abondances sont la part des atomes de chaque élément présente dans la nature. Les ions usuels sont les ions simples rencontrés dans ce cours.

Les électrons se placent sur des couches, qu’on remplit de l’intérieur vers l’extérieur. Pour les vingt premiers éléments (jusqu’au calcium), la règle est : 2 électrons sur la première couche, 8 sur la deuxième, 8 sur la troisième, puis les suivants sur la quatrième (le calcium est 2, 8, 8, 2). On écrit la répartition des électrons (configuration électronique) avec des nombres séparés par des virgules. Cette règle ne marche que jusqu’au calcium : au-delà, les couches peuvent contenir plus d’électrons et se remplissent dans un autre ordre ; on ne te le demande jamais.

Les électrons de la dernière couche occupée sont les électrons de valence (électrons de la couche externe) ; ce sont eux qui déterminent la façon dont un atome réagit.

Comment dessiner un diagramme de Bohr4 étapes · utilise les flèches du clavier ou les boutons

Trouve le numéro atomique, Z. Z est le nombre du bas sur le symbole. Il compte les protons.
Dessine le noyau. Les protons et les neutrons vont au centre. Calcule les neutrons à partir des deux nombres.
Remplis les couches de l’intérieur vers l’extérieur. Chaque couche doit être pleine avant de commencer la suivante.
Vérifie, puis note le résultat. Les électrons que tu as dessinés doivent faire Z.

Essaie avec :

Essaie le potassium dans le guide : il a quatre couches (période 4) et un seul électron de valence (groupe 1).

Les isotopes d’un même élément ont le même comportement chimique, car ils ont le même nombre d’électrons ; ils ne diffèrent que par leur masse.

Les isotopes ont des applications concrètes, par exemple en médecine nucléaire et pour la datation radioactive : le carbone 14 est radioactif, les archéologues s’en servent donc pour dater des os et du bois anciens.

Le point que beaucoup d’élèves confondentTouche pour ouvrir

C’est l’idée que beaucoup d’élèves confondent : avance lentement.

Électrons = protons, toujours (pour un atome neutre). Un atome n’a pas de charge globale, donc les électrons négatifs doivent équilibrer exactement les protons positifs. S’il y a 3 protons, il y a 3 électrons. Ce point-là est garanti.

Le nombre de neutrons est indépendant. Les neutrons ajoutent de la masse et aident à maintenir le noyau ensemble, mais leur nombre n’est pas fixé par les protons : c’est exactement pourquoi les isotopes existent (même élément, nombre de neutrons différent). Il faut donc calculer les neutrons avec A − Z. Ne suppose jamais que neutrons = protons ; parfois ils sont égaux (le carbone 12 en a 6 et 6), mais souvent non (le lithium 7 a 3 protons et 4 neutrons).

Alors, que contrôle chaque particule ?

change les protons → un autre élément
change les neutrons → un autre isotope (même élément)
change les électrons → un ion (même élément, maintenant chargé)

Un ion a perdu ou gagné des électrons, il est donc chargé. S’il en a perdu, c’est un ion positif (cation) ; s’il en a gagné, c’est un ion négatif (anion).

Un ion négatif. Un atome de chlore a 17 protons et 17 électrons (répartition 2, 8, 7). Il gagne un électron et devient un ion chlorure, Cl⁻.

Ouvre l’explorateur d’atomes ci-dessus et appuie sur les boutons d’exemples sous le dessin (lithium 7, un ion sodium, un ion chlorure, chlore 35 et chlore 37) : pour chacun, il montre les protons, les neutrons et les électrons, et vérifie la charge. Puis essaie celui-ci tout seul :

Essaie d’abord

Un ion chlorure s’écrit ³⁵₁₇Cl⁻. Combien d’électrons a-t-il ?

Ta réponse

Z = 17 : un atome de chlore a donc 17 protons et, s’il est neutre, 17 électrons.
Le − signifie qu’il a gagné un électron.
17 + 1 = 18 électrons. Vérification : 17 − 18 = −1 ✓

Un ion positif (Na⁺) a perdu des électrons ; un ion négatif (Cl⁻) en a gagné. Fais attention au nom : l’ion s’appelle chlorure, pas chlore.

Le chlore 35 et le chlore 37 ont tous deux Z = 17, donc 17 protons et 17 électrons : c’est le même élément. Mais ils ont 35 − 17 = 18 et 37 − 17 = 20 neutrons. Même élément, nombre de neutrons différent = isotopes.

Les ions et comment ils se lient Essaie : Comment se forment les ions

Les électrons de la couche externe sont aussi appelés électrons de valence. Ce sont eux qui interviennent quand les atomes réagissent.

Les atomes perdent ou gagnent des électrons jusqu’à avoir une couche externe pleine, comme le gaz noble le plus proche. C’est la répartition stable.

Les métaux perdent des électrons et deviennent des ions positifs (cations).
Les non-métaux gagnent des électrons et deviennent des ions négatifs (anions).

Comment se forment les ions5 étapes · c’est toi qui déplaces l’électron

Observe les couches externes. Un atome est stable quand sa couche externe est pleine. Compte ce que chacun a.
Déplace les électrons. {metal} donne son électron externe à {non}. C’est toi qui le déplaces.
Calcule les charges. Charge = protons − électrons. Un atome à la fois.
Les charges opposées s’attirent. Les ions positifs et négatifs s’attirent. Liaison ionique: l’attraction entre des ions de charges opposées.
Des milliards d’ions : un réseau géant. Les mêmes ions se répètent dans toutes les directions et chacun attire ses voisins.

Essaie avec :

La force entre un ion positif et un ion négatif est une attraction électrostatique : c’est cela, la liaison ionique.

Le chlore et le chlorure sont deux choses différentes. Le chlore est un gaz toxique fait de molécules Cl₂. Le chlorure est l’ion Cl⁻ présent dans le sel de table.

Attention aux pièges: 5 erreurs fréquentesTraps to avoid and what is true instead

Pas çaIl y a toujours autant de neutrons que de protons.

PlutôtFaux. Seulement parfois (carbone 12 : 6 et 6). Le lithium 7 a 3 protons mais 4 neutrons. Utilise toujours A − Z.
Pas çaLes électrons sont aussi nombreux que les neutrons.

PlutôtNon : les électrons sont aussi nombreux que les protons dans un atome neutre. Les neutrons sont à part et peuvent différer.
Pas çaLes isotopes sont des éléments différents.

PlutôtNon : même élément, mêmes protons. Seul le nombre de neutrons (et donc le nombre de masse) change.
Pas çaLe nombre de masse est la masse de l’atome en grammes.

PlutôtNon : c’est un décompte de protons + neutrons (une valeur relative), pas une masse en grammes.
Pas çaUn ion « + » a gagné quelque chose.

PlutôtUn ion positif a perdu un ou des électrons ; un ion négatif en a gagné. Charge = protons − électrons.

5 mots clés et ce qu’ils veulent direnuméro atomique (Z) · nombre de masse (A) · répartition des électrons (configuration électronique) · ion · isotope

numéro atomique (Z): le nombre de protons ; aussi appelé nombre de protons — il définit de quel élément il s’agit
nombre de masse (A): le nombre de protons + neutrons ; aussi appelé nombre de nucléons (les protons et les neutrons ensemble s’appellent des nucléons)
ion: un atome qui a perdu ou gagné des électrons, et qui porte donc une charge
isotope: des atomes du même élément (même Z) avec un nombre de neutrons différent
masse atomique relative: la masse moyenne des atomes d’un élément, en tenant compte de ses isotopes
répartition des électrons (configuration électronique): la façon dont les électrons sont répartis sur les couches, p. ex. 2, 8, 1 pour le sodium

2 · Regarder

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Connaître les termes clés Calculer le nombre de protons, neutrons, électrons Paul Olivier

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Número atómico, número de masa e isótopos KhanAcademyEspañol

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3 · Joue avec la simulation

À essayer toi-même, avec des questions auxquelles répondre

Voilà ce que tu verras.

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Simulation · PhET

Build an Atom

Former des ions en retirant ou en ajoutant des électrons, et comprendre pourquoi le sodium donne Na⁺ et le chlore Cl⁻.

Utilise l'écran appelé Atome.

Construis un atome de sodium neutre : 11 protons, 12 neutrons et 11 électrons. Ouvre le panneau Charge électrique globale avec le signe plus.
Remets l'unique électron de la couche externe dans le bac Électrons. Observe la charge globale et le symbole.
Efface tout et construis un atome de chlore neutre : 17 protons, 18 neutrons et 17 électrons.
Ajoute un électron de plus sur la couche externe et observe à nouveau la charge globale.
Essaie maintenant le magnésium (12 protons, 12 neutrons) : combien d'électrons dois-tu retirer pour ne laisser que des couches complètes ?

Vérifie ce que tu as trouvé

Le sodium a perdu un électron. Quelle est sa charge maintenant, et pourquoi n'est-elle pas −1 ?

+1. Il a toujours 11 protons (+11) mais seulement 10 électrons (−10). Perdre un électron, qui est négatif, rend l'atome positif.

Pourquoi le chlore gagne-t-il un électron au lieu d'en perdre sept ?

Sa répartition est 2, 8, 7. Un électron de plus complète la couche externe (2, 8, 8) ; en gagner un est bien plus facile que d'en perdre sept. Il devient l'ion chlorure, Cl⁻.

Prédis, puis vérifie : quel ion forme le magnésium ?

Mg²⁺. Sa répartition est 2, 8, 2 : il perd les 2 électrons externes et garde 2, 8, une couche externe complète. 12 protons − 10 électrons = +2.

Voilà ce que tu verras.

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Simulation · PhET

Isotopes and Atomic Mass

Comprendre pourquoi la masse atomique du chlore dans le tableau périodique est d'environ 35,5 alors qu'aucun atome de chlore n'a cette masse.

Utilise l'écran appelé Mélanges.

Clique sur Cl (chlore) dans le tableau périodique en haut à droite.
Choisis Mélange de la nature et regarde la Composition (pourcentage) et la Masse atomique moyenne.
Choisis Mon mélange, puis fais glisser seulement des atomes de chlore-35 dans la boîte et lis la Masse atomique moyenne.
Ajoute des atomes de chlore-37 à ton mélange, quelques-uns à la fois, et continue d'observer la Masse atomique moyenne.

Vérifie ce que tu as trouvé

En quoi le chlore-35 et le chlore-37 sont-ils différents, et en quoi sont-ils pareils ?

Ils ont le même nombre de protons (17), donc ce sont tous les deux du chlore, mais le chlore-37 a 2 neutrons de plus. Ce sont des isotopes du chlore.

Regarde Mélange de la nature : quel isotope est le plus courant, et environ de combien ?

Le chlore-35 est le plus courant, environ trois fois plus que le chlore-37.

Prédis : pourquoi la masse atomique moyenne du chlore est-elle d'environ 35,5 et pas exactement 35 ou 37 ? Vérifie en changeant ton mélange.

La moyenne tient compte des deux isotopes. Comme le chlore-35 est environ trois fois plus courant que le chlore-37, la moyenne est tirée vers 35 mais un peu au-dessus, à environ 35,5.

Voilà ce que tu verras.

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Simulation · PhET

Build a Nucleus

Découvrir que le nombre de protons détermine l'élément et que le nombre de neutrons détermine l'isotope.

Utilise l'écran appelé Introduction au tableau de désintégration.

Utilise les boutons fléchés sous Protons pour ajouter 2 protons, et lis le nom de l'élément affiché en haut à gauche.
Utilise les boutons fléchés sous Neutrons pour ajouter des neutrons jusqu'à avoir 2 protons et 2 neutrons.
Enlève un neutron et relis le nom.
Enlève un proton et relis le nom.

Vérifie ce que tu as trouvé

Comment s'appelle le noyau de 2 protons et 2 neutrons, et que signifie le nombre après le nom ?

Hélium-4. Le nombre est le nombre de masse : 2 protons plus 2 neutrons.

Qu'est-ce qui a changé quand tu as enlevé un neutron, et qu'est-ce qui est resté pareil ?

C'est devenu de l'hélium-3, un autre isotope du même élément. Le nombre de protons est resté à 2, donc c'est toujours de l'hélium.

Prédis : que se passe-t-il pour l'élément quand tu enlèves un proton ? Vérifie.

L'élément change, car le nombre de protons détermine l'élément. Avec 1 proton, l'atome est de l'hydrogène.

À essayer aussi

À voir Arrangements d’électrons

sodium · 2, 8, 1

Parcours les éléments : chaque nouvel électron prend la couche la plus basse qui a de la place.

4 · Vérifie que tu as compris

Teste-toi, explique par écrit, puis coche la section

Teste-moi

Cinq questions, corrigées tout de suite.

Répartition des électrons Nombre de masse et neutrons Les ions Les isotopes Compter les neutrons Construire un ion Construire un isotope

Les quiz sont en anglais pour le moment

Teste-toi

Les questions une par une, autant que tu veux. Ton enseignant voit ton entraînement.

Explique

Écris la réponse avec tes propres mots, puis compare-la avec une réponse modèle.

Explique · 4 points

Décris Décris comment le chlorure de sodium se forme à partir d’atomes de sodium et d’atomes de chlore. Utilise les répartitions des électrons et les charges dans ta réponse.

Écris d’abord ta réponse ici

Gardé dans ce navigateur seulement : tu le retrouves en revenant sur cet appareil.

Afficher une réponse modèle

Coche chaque point que ta réponse contient

Le sodium (2, 8, 1) perd son unique électron de valence et devient l’ion positif Na⁺ (2, 8).
Le chlore (2, 8, 7) gagne un électron et devient l’ion négatif Cl⁻ (2, 8, 8).
Les ions positifs et négatifs s’attirent fortement.
Ils forment un énorme réseau (un réseau géant) dans la proportion 1 : 1.

Réponse modèle

Le sodium (2, 8, 1) perd son unique électron de valence et devient l’ion Na⁺ (2, 8). Le chlore (2, 8, 7) gagne un électron et devient l’ion Cl⁻ (2, 8, 8). Les ions positifs et négatifs s’attirent fortement et forment un énorme réseau (un réseau géant) dans la proportion 1 : 1.

J’ai compris

Coche quand tu pourrais l’expliquer à quelqu’un d’autre. Ton enseignant(e) voit quelles sections tu as cochées.

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Pour s’entraîner encore

Quiz sur l’atome : construis-le, nomme-lesur jmaths

Livret p. 15–18
Livre de connaissances p. 15–18
Dans ton cahier de classe : Chapitre 1.3 Le « modèle de Bohr » : atomes, ions et isotopes (p. 16–26) · Réviser cette section

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Mêmes électrons, neutrons différents

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