Chimie · chapitre 1

L'atome et le modèle de Bohr en P1 : structure, mole et niveaux d'énergie

Le premier chapitre de chimie fait deux choses à la fois, et c'est ce qui le rend dense. Il installe d'abord la comptabilité de la matière : combien de protons, de neutrons et d'électrons, comment passer d'un nombre d'atomes à une masse en grammes, et pourquoi la mole est le pont entre les deux mondes.

Il présente ensuite le modèle de Bohr, c'est-à-dire l'idée que l'énergie d'un électron est quantifiée : il ne peut occuper que certains niveaux, jamais l'entre-deux. Deux formules suffisent à tout calculer, celle de l'énergie d'un niveau et celle du rayon d'une orbite, et une troisième relie l'écart d'énergie au photon émis ou absorbé.

En pratique, les questions portent presque toujours sur les mêmes gestes : identifier un isotope, repérer des espèces isoélectroniques, convertir des électronvolts en joules, ou situer une transition dans la bonne série spectrale. Ce sont des automatismes, et ils s'entraînent.

Les 22 notions de ce chapitre

Voici le découpage que nous utilisons pour ce chapitre. Chaque notion tient dans une fiche courte, travaillée dans le Parcours de l'app, à raison de deux par jour.

  1. L'atome : un noyau et un cortège électronique
  2. La notation A, Z, X et la relation N = A − Z
  3. Compter les particules : atome neutre et ion
  4. Les trois particules : charge, masse, localisation
  5. L'atome est essentiellement du vide
  6. Nucléide et élément : deux nombres, ou un seul
  7. Les isotopes : même Z, A différents
  8. Les espèces isoélectroniques (et le piège avec les isotopes)
  9. Le nombre d'Avogadro : le pont entre l'atome et le gramme
  10. La mole : compter les atomes par paquets
  11. L'u.m.a. : l'unité pour peser un seul atome
  12. La masse molaire : le lien entre les deux mondes
  13. La masse atomique moyenne d'un élément
  14. Énergie quantifiée : les trois idées du modèle de Bohr
  15. Eₙ = −13,6 / n² : l'énergie d'un niveau
  16. rₙ = 0,53 × n² : le rayon d'une orbite
  17. Les niveaux d'énergie de l'hydrogène et pourquoi ils sont négatifs
  18. États fondamental, excité, ionisé — et les limites du modèle
  19. Absorber pour monter, émettre pour descendre
  20. L'énergie d'une transition : ΔE = −13,6 × (1/n_f² − 1/nᵢ²)
  21. Du ΔE au photon : ΔE = hν = hc/λ et la conversion eV → J
  22. Les séries spectrales : Lyman, Balmer, Paschen

Testez-vous : 4 QCM corrigés

Au format de la première année : plusieurs propositions, chacune vraie ou fausse indépendamment. Répondez d'abord, ouvrez la correction ensuite.

Question 1

Parmi les propositions suivantes relatives aux deux régions de l'atome et à la localisation des particules, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?

  • Les protons se trouvent dans le noyau.
  • Les électrons se trouvent dans le cortège électronique.
  • Les neutrons appartiennent au cortège électronique.
  • Le noyau est la région qui entoure le cortège électronique.
  • Le noyau ne contient qu'une seule sorte de particule.
Voir la correction

  • A. Vrai

    VRAI. Le noyau est la partie centrale de l'atome, et c'est là que se trouvent les protons, aux côtés des neutrons.

  • B. Vrai

    VRAI. Le cortège électronique est la seconde région de l'atome, celle qui entoure le noyau : c'est là que se trouvent les électrons.

  • C. Faux

    FAUX : les neutrons sont dans le noyau, avec les protons. Le cortège électronique n'abrite que les électrons.

  • D. Faux

    FAUX : c'est exactement l'inverse. Le noyau occupe le centre, et c'est le cortège électronique qui l'entoure.

  • E. Faux

    FAUX : il en contient deux, les protons et les neutrons. C'est le cortège électronique qui n'abrite qu'une seule sorte de particule, l'électron.

Question 2

Parmi les propositions suivantes relatives au chlore neutre et à l'ion chlorure, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?

  • Le chlore neutre compte 17 protons et 17 électrons.
  • L'ion Cl⁻ compte 17 protons et 18 électrons.
  • En gagnant un électron, le chlore change d'élément chimique.
  • Un élément reste défini par Z même lorsque le nombre d'électrons change.
  • Le passage de Cl à Cl⁻ s'accompagne d'une modification du nombre de protons.
Voir la correction

  • A. Vrai

    VRAI. Un atome neutre compte autant d'électrons que de protons : 17 de chaque pour le chlore.

  • B. Vrai

    VRAI. L'ion a gagné un électron : 18 électrons pour toujours 17 protons.

  • C. Faux

    FAUX : il reste du chlore. Z = 17 n'a pas bougé, et c'est Z qui définit l'élément.

  • D. Vrai

    VRAI. C'est la règle absolue : le nombre de protons fixe l'élément, quelle que soit la charge de l'espèce.

  • E. Faux

    FAUX : seul le nombre d'électrons change, en passant de 17 à 18. Le nombre de protons reste à 17.

Question 3

Parmi les propositions suivantes relatives au nombre sur lequel se lit la masse d'un nucléide, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?

  • La masse se lit sur A, jamais sur Z.
  • Pour ⁵⁶Fe, la masse vaut 26 u.m.a.
  • Z ne compte que les protons, alors que la masse compte les protons et les neutrons.
  • Le A se lit en bas du symbole, sous le Z.
  • La masse d'un atome ne compte que ses protons.
Voir la correction

  • A. Vrai

    VRAI. A compte tous les nucléons ; c'est lui qui porte la masse.

  • B. Faux

    FAUX : elle vaut 56 u.m.a. Le 26 est le Z, qui ne compte que les protons.

  • C. Vrai

    VRAI. C'est la raison de fond du piège : Z laisse les neutrons de côté, la masse non.

  • D. Faux

    FAUX : A est écrit en haut à gauche du symbole, et Z en bas.

  • E. Faux

    FAUX : elle compte les protons et les neutrons. C'est Z qui ne compte que les protons.

Question 4

Parmi les propositions suivantes comparant la formule du rayon et celle de l'énergie, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?

  • Pour le rayon, le n² multiplie, alors qu'il divisait pour l'énergie.
  • Le rayon et l'énergie reposent sur deux causes physiques différentes : l'attraction du noyau n'intervient que pour le rayon.
  • Pour He⁺, le rayon s'obtient en divisant par 4.
  • Bohr a établi deux formules, une pour l'énergie et une pour le rayon.
  • Z multiplie l'énergie au carré et divise le rayon.
Voir la correction

  • A. Vrai

    VRAI. C'est la confusion la plus fréquente entre les deux formules : le n² change de place selon la grandeur calculée.

  • B. Faux

    FAUX : c'est la même attraction du noyau qui agit dans les deux formules. Seule la façon dont Z y intervient change.

  • C. Faux

    FAUX : on divise par Z = 2, pas par Z² = 4. Le Z est simple dans la formule du rayon, jamais au carré.

  • D. Vrai

    VRAI. L'une donne la hauteur de la marche (l'énergie), l'autre la taille de l'orbite (le rayon).

  • E. Vrai

    VRAI. Z² pour l'énergie, division par Z pour le rayon : plus d'attraction rend l'électron plus lié et plus proche du noyau.

Ces questions sont un extrait. La banque complète, chapitre par chapitre, se travaille dans l'Arène de l'app, après la séance du jour.

La suite, dans l'app

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Vous avez la carte de ce chapitre. Les notions, elles, se travaillent une par une. Le Parcours de l'app Medeos propose deux fiches par jour, dans l'ordre du programme de première année (anatomie, biologie, chimie, physique), puis des QCM pour vérifier. Gratuit, sans carte bancaire.

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