PHYSIQUE-CHIMIE · 2DE · SÉQUENCE 1

👂 J'écoute

L'atome : noyau et cortège électronique

Pourquoi le sodium explose-t-il au contact de l'eau, alors que le néon, son voisin de palier, ne réagit avec rien ? La réponse tient à un seul électron…

SÉQ. 1 · OBJECTIFS

👂 J'écoute

À la fin de cette séquence, je sais…

  • écrire la configuration électronique d'un atome (Z ≤ 18),
  • me repérer dans le tableau périodique (période, colonne, famille),
  • prévoir l'ion qu'un atome forme pour devenir stable (duet / octet),
  • citer masses / charges de e, p, n et la charge élémentaire \(e\),
  • écrire la formule d'un composé ionique grâce à l'électroneutralité,
  • lire un schéma de Lewis et vérifier la stabilité d'une molécule.

SÉQ. 1 · MODE D'EMPLOI DU COURS

👂 J'écoute

Comment lire ce cours ?

En haut à droite de chaque slide, un badge vous dit quoi faire :

  • 📝 À noter  je copie dans mon cahier (définitions bleues et formules vertes comprises),
  • 👂 J'écoute  je pose le stylo : anecdotes et compléments, rien à copier,
  • ✏️ À faire  je cherche l'exercice au brouillon avant la correction.

Les pastilles vertes I.a II.b numérotent les titres : recopiez-les tels quels, ils forment le plan de votre cahier. Et la flèche ▼ en bas d'une slide signale un approfondissement facultatif, jamais exigé en évaluation.

SÉQ. 1 · RAPPEL · L'ATOME

📝 À noter

Rappel L'atome, en bref

📘 RAPPEL

Un atome = un noyau (protons + neutrons) entouré d'un cortège de Z électrons.

L'atome est électriquement neutre : autant d'électrons (−) que de protons (+). Z est le numéro atomique.

Aluminium (Z = 13) : 2 + 8 + 3 électrons

▼ pour les ordres de grandeur (vertigineux !)

SÉQ. 1 · RAPPEL · POUR ALLER PLUS LOIN

👂 J'écoute

Un atome, c'est surtout… du vide

  • Taille d'un atome : \( \sim 10^{-10}~\text{m} \)
  • Taille du noyau : \( \sim 10^{-15}~\text{m} \) — 100 000 fois plus petit
  • Pourtant, le noyau concentre plus de 99,9 % de la masse.

💡 POUR SE REPRÉSENTER

Si l'atome était le Stade de France, le noyau serait une mouche posée au centre de la pelouse. Tout le reste ? Le territoire des électrons.

SÉQ. 1 · RAPPEL

📝 À noter

Masses, charges et charge élémentaire

🧮 CHARGE ÉLÉMENTAIRE

\(e = 1{,}6\times 10^{-19}\,\mathrm{C}\)

Plus petite charge non nulle observée sur une particule libre. Proton : \(+e\) ; électron : \(-e\).

ÉLECTRON

charge \(q = -e\)

\(m_{\mathrm{e}} \approx 9{,}1\times 10^{-31}\,\mathrm{kg}\)

PROTON

charge \(q = +e\)

\(m_{\mathrm{p}} \approx 1{,}67\times 10^{-27}\,\mathrm{kg}\)

NEUTRON

charge \(q = 0\)

\(m_{\mathrm{n}} \approx 1{,}67\times 10^{-27}\,\mathrm{kg}\)

Un proton (ou neutron) est environ 2000 fois plus massif qu'un électron : la masse de l'atome est dans le noyau.

SÉQ. 1 · PLAN DU COURS

📝 À noter

I

Configuration électronique d'un atome

  • I. Configuration électronique d'un atome
    • a. Couches et sous-couches
    • b. L'ordre de remplissage
    • c. Les électrons de valence
  • II. La classification périodique
  • III. Les entités chimiques stables

SÉQ. 1 · I. CONFIGURATION ÉLECTRONIQUE

📝 À noter

I.a Couches et sous-couches

📘 DÉFINITION

Les Z électrons se répartissent en couches (n = 1, 2, 3, …), composées de sous-couches (s, p, …).

🧮 CAPACITÉS MAXIMALES

  • sous-couche s : 2 électrons max
  • sous-couche p : 6 électrons max

Astuce : s = small (petite boîte de 2), p = plus grande (boîte de 6).

▼ d'où viennent ces lettres s et p ?

SÉQ. 1 · I. POUR ALLER PLUS LOIN

👂 J'écoute

Pourquoi « s » et « p » ?

💡 ANECDOTE

Ces lettres viennent de la spectroscopie du XIXe siècle : les physiciens décrivaient les raies lumineuses des atomes comme sharp (nettes) ou principal (principales). Les noms sont restés… même si leur sens d'origine a été oublié !

Il existe aussi des sous-couches d (diffuse) et f (fundamental) : vous les croiserez en 1re et en terminale.

SÉQ. 1 · I. CONFIGURATION ÉLECTRONIQUE

📝 À noter

I.b L'ordre de remplissage

🧮 RÈGLE (jusqu'à 18 électrons)

\[ 1s \;\rightarrow\; 2s \;\rightarrow\; 2p \;\rightarrow\; 3s \;\rightarrow\; 3p \]

Quand une sous-couche est pleine, on remplit la suivante. Comme un parking : on remplit étage par étage !

Exemple — l'aluminium (Z = 13) :

\( 1s^2 \) (2) → \( 2s^2 \) (4) → \( 2p^6 \) (10) → \( 3s^2 \) (12) → \( 3p^1 \) (13 ✓)

⚠️ RÉFLEXE DE VÉRIFICATION

La somme des exposants doit toujours valoir Z : \( 2+2+6+2+1 = 13 \) ✓

▼ un programme Python qui le fait tout seul

SÉQ. 1 · I. POUR ALLER PLUS LOIN · PYTHON

👂 J'écoute

La configuration en 10 lignes de Python

Changez \(Z\) (aluminium = 13) et testez sur Capytale / Basthon. 


sous_couches = ["1s", "2s", "2p", "3s", "3p"]
capacites    = [ 2,    2,    6,    2,    6  ]

Z = 13          # numéro atomique
restants = Z
config = ""
for sc, cap in zip(sous_couches, capacites):
    if restants == 0:
        break
    n = min(cap, restants)
    config += sc + str(n) + " "
    restants -= n

print(config)   # → 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1

SÉQ. 1 · I. À VOUS DE JOUER

✏️ À faire

À vous ! Écrire la configuration de…

  • H (Z = 1) : \( 1s^1 \)
  • B (Z = 5) : \( 1s^2\,2s^2\,2p^1 \)
  • N (Z = 7) : \( 1s^2\,2s^2\,2p^3 \)
  • Cℓ (Z = 17) : \( 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^5 \)
  • Ar (Z = 18) : \( 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^6 \) tout est plein !

SÉQ. 1 · I. ÉLECTRONS DE VALENCE

📝 À noter

I.c Les électrons de valence

📘 DÉFINITION

Les électrons de valence sont ceux de la dernière couche occupée, appelée couche de valence.

🧮 EXEMPLE — LE CHLORE

\( 1s^2\,2s^2\,2p^6\,\underline{3s^2\,3p^5} \)

Dernière couche : n = 3 → \( 2 + 5 = \) 7 électrons de valence

Retenez bien cette notion : ce sont eux qui font toute la chimie. Le reste du cortège ne bouge jamais.

SÉQ. 1 · PLAN DU COURS

📝 À noter

II

La classification périodique

  • I. Configuration électronique d'un atome
  • II. La classification périodique
    • a. Historique : Mendeleïev
    • b. La carte d'identité du tableau
    • c. Lire le tableau (lignes, colonnes)
    • d. Les familles chimiques
    • e. Trouver la place d'un élément
  • III. Les entités chimiques stables

SÉQ. 1 · II. LA CLASSIFICATION PÉRIODIQUE

👂 J'écoute

II.a 1869 : le coup de génie de Mendeleïev

  • Il classe les 63 éléments connus par masse croissante…
  • … et ose laisser des cases vides pour des éléments pas encore découverts !
  • Il prédit même leurs propriétés. Six ans plus tard, le gallium est découvert : exactement conforme. Triomphe.

💡 ANECDOTE

Mendeleïev, passionné de jeux de cartes, aurait organisé ses éléments comme une réussite — une carte par élément, qu'il déplaçait jusqu'à ce que "ça tombe juste". La légende dit que l'arrangement final lui est apparu en rêve.

▼ d'où viennent les noms des éléments ?

SÉQ. 1 · II. POUR ALLER PLUS LOIN

👂 J'écoute

Drôles de noms !

  • Des couleurs (grec) : chlore = vert, iode = violet, rubidium = rouge, césium = bleu.
  • Des lieux : cuivre ← Chypre, magnésium ← Magnésie, lutétium ← Lutèce (Paris !). Et la petite ville suédoise d'Ytterby a baptisé à elle seule 4 éléments : yttrium, ytterbium, terbium, erbium.
  • Des planètes : uranium, neptunium, plutonium. Des dieux : mercure, titane.
  • Des savants : einsteinium, fermium, nobelium, curium (Marie Curie), meitnerium (Lise Meitner), seaborgium.
  • Le plus malin : Lecoq de Boisbaudran nomma sa découverte gallium… de gallus, "coq" en latin. Un autoportrait discret ?

SÉQ. 1 · II. STRUCTURE DU TABLEAU

📝 À noter

II.b La carte d'identité du tableau

  • 118 éléments connus : 92 naturels + 26 artificiels (fabriqués dans des collisionneurs de particules).
  • 18 colonnes et 7 lignes (appelées périodes).
  • Classés par numéro atomique Z croissant (et non par masse : merci Moseley, 1913 !).
H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Aℓ Si P S Cℓ Ar alcalins (sauf H) halogènes gaz nobles colonnes 3 à 12 masquées (hors programme)

SÉQ. 1 · II. LIRE LE TABLEAU

📝 À noter

II.c Le tableau raconte les configurations

🧮 MÊME LIGNE (PÉRIODE)

= même nombre de couches occupées.
Période 1 → couche 1, période 2 → couche 2, …

🧮 MÊME COLONNE (FAMILLE)

= même nombre d'électrons de valence.
D'où les mêmes propriétés chimiques !

Le tableau n'est donc pas une liste à apprendre par cœur : c'est le remplissage des couches, mis en image.

SÉQ. 1 · II. LES FAMILLES CHIMIQUES

📝 À noter

II.d Les familles chimiques

📘 DÉFINITION

Les éléments d'une même colonne forment une famille chimique : mêmes électrons de valence, donc mêmes propriétés chimiques.

  • Alcalins — colonne 1 (sauf H) : 1 e⁻ de valence. Hyper-réactifs !
  • Alcalino-terreux — colonne 2 : 2 e⁻ de valence.
  • Halogènes — colonne 17 : 7 e⁻ de valence (sauf l'astate, radioactif).
  • Gaz nobles — colonne 18 : couche de valence pleine. Les "snobs" de la chimie : ils ne réagissent avec presque rien.

▼ la preuve par l'expérience : Na et K dans l'eau

SÉQ. 1 · II. L'EXPÉRIENCE

👂 J'écoute

Sodium et potassium dans l'eau

  • Na : crépite, fuse à la surface, s'enflamme parfois.
  • K (juste en dessous dans la colonne) : flamme violette immédiate, réaction plus violente.
  • Même famille → même réaction, de plus en plus intense en descendant la colonne.

⚠️ SÉCURITÉ

Expérience réalisée uniquement par le professeur, derrière un écran de protection. Le césium, plus bas encore, est carrément interdit en classe : il explose au contact de l'eau.

SÉQ. 1 · II. MÉTHODE · POSITION D'UN ÉLÉMENT

📝 À noter

II.e Trouver la place d'un élément

Exemple — le phosphore P : \( 1s^2\,2s^2\,2p^6\,\underline{3s^2\,3p^3} \)

ÉTAPE 1 — LA LIGNE

Dernière couche occupée : n = 3 → l'élément est dans la 3e période.

ÉTAPE 2 — LA COLONNE

Électrons de valence : \( 2 + 3 = \) 5 → colonne 15.

⚠️ LE PIÈGE DE LA COLONNE

1 ou 2 e⁻ de valence → colonnes 1 ou 2. Mais de 3 à 8 e⁻ de valence, on ajoute 10 (colonnes 13 à 18) : les colonnes 3 à 12 sont réservées aux couches d, hors programme.

▼ le moyen mnémotechnique des 18 premiers éléments

SÉQ. 1 · II. MNÉMOTECHNIQUE

📝 À noter

Retenir les 18 premiers éléments

🧮 PÉRIODE 2 — Li Be B C N O F Ne

Lili Berça Bébé Chez Notre Oncle Fernand Nestor

🧮 PÉRIODE 3 — Na Mg Aℓ Si P S Cℓ Ar

Napoléon Mangea Aℓlègrement Six Poulets Sans Claquer d'Argent

Et la période 1 tient toute seule : H et He, l'hydrogène et l'hélium.

SÉQ. 1 · PLAN DU COURS

📝 À noter

III

Les entités chimiques stables

  • I. Configuration électronique d'un atome
  • II. La classification périodique
  • III. Les entités chimiques stables
    • a. La règle du duet et de l'octet
    • b. Stratégie n°1 : former un ion
    • c. Stratégie n°2 : partager (schéma de Lewis)
    • d. La liaison covalente

SÉQ. 1 · III. LES ENTITÉS STABLES

📝 À noter

III.a La règle du duet et de l'octet

📘 LE CONSTAT

Les gaz nobles sont ultra-stables car leur couche de valence est complète :
• 2 e⁻ → structure en duet (He)
• 8 e⁻ → structure en octet (Ne, Ar)

🧮 RÈGLE DE STABILITÉ

Au cours des transformations chimiques, les atomes cherchent à ressembler au gaz noble le plus proche : valence en duet ou en octet.

Pour y parvenir, deux stratégies : former des ions… ou des molécules.

SÉQ. 1 · III. STRATÉGIE 1 · LES IONS

📝 À noter

III.b Stratégie n°1 : former un ion

La colonne indique directement combien d'électrons l'atome doit perdre ou gagner :

  • Colonne 1 (1 e⁻ de valence) : on le perd → \( \text{Na}^+ \), \( \text{Li}^+ \)
  • Colonne 2 (2 e⁻) : on les perd → \( \text{Mg}^{2+} \), \( \text{Ca}^{2+} \)
  • Colonne 17 (7 e⁻) : on en gagne un → \( \text{Cl}^-, \text{F}^- \)

🧮 À RETENIR

Les atomes d'une même colonne forment des ions de même charge. Mnémo : dans caTion, le t ressemble à un + ; aNion comme Négatif.

▼ exercice d'application

SÉQ. 1 · III. À VOUS DE JOUER

✏️ À faire

À vous ! Quels ions pour les 3 premières lignes ?

  • Colonne 1 : \( \text{H}^+ \), \( \text{Li}^+ \), \( \text{Na}^+ \)
  • Colonne 2 : \( \text{Be}^{2+} \), \( \text{Mg}^{2+} \)
  • Colonne 17 : \( \text{F}^- \), \( \text{Cl}^- \)

Vérification express : chaque ion a-t-il la configuration d'un gaz noble ? Oui → c'est gagné.

SÉQ. 1 · III. STRATÉGIE 1 · LES IONS

📝 À noter

Électroneutralité et composés ioniques

📘 ÉLECTRONEUTRALITÉ

Au niveau macroscopique, la matière est électriquement neutre : la somme des charges positives égale la somme des charges négatives.

Un composé ionique associe cations et anions pour respecter cette règle.

Exemples

\(\mathrm{Na}^{+} + \mathrm{Cl}^{-} \rightarrow \mathrm{NaCl}\)
\(\mathrm{Ca}^{2+} + 2\,\mathrm{Cl}^{-} \rightarrow \mathrm{CaCl_2}\)
\(\mathrm{Mg}^{2+} + \mathrm{O}^{2-} \rightarrow \mathrm{MgO}\)

🧮 MÉTHODE

Croiser les valeurs absolues des charges : \(\mathrm{Al}^{3+}\) et \(\mathrm{O}^{2-}\) → \(\mathrm{Al_2O_3}\) (2×(+3) + 3×(−2) = 0).

SÉQ. 1 · III. STRATÉGIE 2 · LES MOLÉCULES

📝 À noter

III.c Stratégie n°2 : partager (schéma de Lewis)

📘 SCHÉMA DE LEWIS

Modélisation de l'enchaînement des atomes. On ne dessine que la couche de valence :
• doublet liant : tiret entre 2 atomes,
• doublet non liant : tiret sur un atome.
1 tiret = 2 électrons

N H H H doublet non liant doublets liants

▼ Gilbert Lewis, l'homme aux 41 nominations

SÉQ. 1 · III. POUR ALLER PLUS LOIN

👂 J'écoute

Gilbert Lewis (1875-1946)

💡 ANECDOTE

Chimiste et physicien américain : règle de l'octet en 1904, liaison covalente comme partage d'électrons en 1916. Il fut nommé 41 fois au prix Nobel de chimie… sans jamais l'obtenir. Le record le plus injuste de l'histoire des sciences ?

Consolation posthume : son schéma porte son nom dans toutes les salles de classe du monde.

SÉQ. 1 · III. LA LIAISON COVALENTE

📝 À noter

III.d La liaison covalente

📘 DÉFINITION

Une liaison covalente = mise en commun de 2 électrons (un doublet liant). Chaque atome lié devient stable (duet ou octet).

  • Les électrons d'un doublet liant comptent pour chacun des deux atomes liés. Partage gagnant-gagnant !
  • Les électrons d'un doublet non liant n'appartiennent qu'à leur atome.
  • Une liaison peut être simple, double ou triple (ex. : l'éthanal contient une double liaison C=O).

▼ et si on veut casser une liaison ?

SÉQ. 1 · III. POUR ALLER PLUS LOIN

👂 J'écoute

L'énergie de liaison

🧮 DÉFINITION

L'énergie de liaison d'une liaison A−B est l'énergie qu'il faut fournir pour la rompre et reformer les atomes isolés A et B. Elle s'exprime en \( \text{J} \cdot \text{mol}^{-1} \).

Plus l'énergie de liaison est grande, plus la liaison est stable. C'est pour cela que le diazote \( \text{N} \equiv \text{N} \) de l'air, avec sa triple liaison, est si difficile à casser !

SÉQ. 1 · III. À VOUS DE JOUER

✏️ À faire

À vous ! L'ammoniac est-il stable ?

Énoncé. Sur le schéma de Lewis de \( \text{NH}_3 \) (revoir la slide précédente) : vérifier que tous les atomes sont stables.

L'AZOTE N

3 doublets liants + 1 doublet non liant = 4 doublets × 2 = 8 électrons → octet ✓

CHAQUE HYDROGÈNE H

1 doublet liant = 2 électrons → duet ✓

Conclusion : tous les atomes respectent la règle → la molécule est stable.

SÉQ. 1 · L'ESSENTIEL À RETENIR

📝 À noter

Ce qu'il faut retenir

🧮 CONFIGURATION

Remplissage \( 1s\,2s\,2p\,3s\,3p \) (capacités 2/2/6/2/6). La somme des exposants = Z.

📘 LE TABLEAU

Ligne = nombre de couches. Colonne = électrons de valence = famille chimique.

📘 DUET / OCTET

Les atomes visent la configuration du gaz noble le plus proche : 2 ou 8 électrons de valence.

⚠️ LES DEUX STRATÉGIES

Ions : perdre/gagner des e⁻ (colonnes 1, 2 → +, colonne 17 → −). Molécules : partager (1 tiret = 2 e⁻).

▼ quiz éclair pour vérifier

SÉQ. 1 · QUIZ ÉCLAIR

✏️ À faire

Quiz éclair — 90 secondes

  • Configuration du soufre S (Z = 16) ? \( 1s^2\,2s^2\,2p^6\,3s^2\,3p^4 \)
  • Quel ion forme le magnésium (colonne 2) ? \( \text{Mg}^{2+} \)
  • Combien d'électrons de valence pour un halogène ? 7 — et il rêve d'en gagner un 8e !

Tout est juste ? Vous êtes prêts pour l'évaluation. Sinon : retour aux slides concernées, elles vous attendent.

Cours gratuit · Physique-chimie seconde · Lucas Tachen Migheli

Qu'est-ce qu'un atome et son cortège électronique en seconde ?

Publié le · Mis à jour le

Ce cours gratuit de chimie seconde présente la structure de l'atome : noyau (protons, neutrons) et cortège électronique. Les élèves apprennent à écrire une configuration électronique, à situer un élément dans le tableau périodique et à former des ions stables. Idéal pour réviser avant un contrôle ou pour les parents qui veulent suivre le programme. Schémas, exemples et quiz sont inclus. Compatible téléphone (scroll), police dys et thème clair ou sombre.

Comprendre l'atome est le socle de la chimie de seconde. On relie numéro atomique, masse et charge aux particules constituantes, puis on construit le cortège électronique couche par couche. La classification périodique devient un outil de prédiction : famille, période, tendance à former des cations ou des anions. Ce module en ligne gratuit aide les élèves à mémoriser sans surcharger, grâce à un rythme noter / écouter / faire, et offre aux parents une ressource claire pour accompagner les devoirs à la maison. Ce chapitre s'inscrit dans le parcours complet de physique-chimie seconde proposé par Lucas Tachen Migheli sur e-prof. Les cours sont gratuits, conçus pour la classe et la maison, avec une attention particulière à la lisibilité (police dys, contrastes doux) et aux pratiques recommandées par les recherches en neurosciences de l'apprentissage. Parents et élèves peuvent ainsi partager une même ressource fiable, alignée sur le programme officiel, pour préparer contrôles, TP et révisions d'année.

Retour au parcours complet de physique-chimie 2de ou aux ressources de .

Questions fréquentes sur atome et cortège électronique

Quelle est la différence entre atome et ion ?

Un atome est électriquement neutre. Un ion a gagné ou perdu des électrons et porte donc une charge.

Comment écrire une configuration électronique en 2de ?

On place les électrons sur les couches (K, L, M…) en respectant les règles du programme de seconde.

À quoi sert le tableau périodique en seconde ?

Il organise les éléments et aide à prévoir propriétés, familles et formation d'ions.