Les ions

Sommaire

Introduction
Couches électroniques
Règles du duet et de l’octet
Conclusion

Introduction

Pour comprendre ce chapitre il faut tout d’abord que tu aies bien lu le cours sur les atomes.
Nous allons voir que les atomes ne restent par toujours sous forme d’atome mais peuvent se transformer en ions.
C’est un chapitre très important pour comprendre d’autres chapitres comme celui sur le tableau de Mendeleïev.

Couches électroniques

Tu dois te souvenir que les électrons gravitent autour du noyau dans l’atome. Mais ils ne gravitent pas n’importe comment, ils forment des cercles concentriques de différents rayons autour du noyau de la façon suivante :

Il faut bien sûr imaginer cela en 3D.

Chaque cercle représente une couche électronique (sauf le cercle extérieur qui représente la limite de l’atome).
La première est noté K, la deuxième L, la troisième M, etc… Au lycée tu n’étudieras que les 3 premières couches, donc K, L et M.
Les électrons vont se repartir sur les couches de la façon suivante :
2 électrons vont aller sur la couche K
les 8 électrons suivants vont aller sur la couche L
Les derniers iront sur la couche M

La couche K peut donc contenir 2 électrons, la couche L 8, et la couche M ce qui reste.

On ne passe pas à la couche suivante tant que l’on n’a pas rempli la couche d’avant !!
Par exemple, on ne peut pas mettre 1 électron sur K, 4 sur L et 3 sur M.

Imaginons que l’on ait 14 électrons :
on met 2 électrons sur la couche K (il n’en reste plus que 12)
on met 8 électrons sur la couche L (il n’en reste plus que 4)
on met les 4 restants sur la couche M

Il y a alors une manière très simple de noter cela :
(K)2(L)8(M)4

C’est ce qu’on appelle la structure électronique de l’atome (on dit aussi configuration électronique).

Si dans un exercice on te demande la structure électronique de l’atome, tu devras répondre quelque chose comme (K)2(L)6 ou (K)2(L)8(M)3 par exemple.

Tu remarqueras évidemment que l’on n’est pas obligé de remplir toutes les couches électroniques : les couches L et M n’apparaissent pas forcément :
Si on a 2 électrons, cela donnera (K)2
Si on a 9 électrons, cela donnera (K)2(L)7

Evidemment, avant de faire la structure électronique d’un atome il faut connaître son nombre d’électrons, mais ça tu as appris à le faire dans le chapitre sur les atomes

Remarque : au lycée tu auras maximum 18 électrons dans les exercices, donc au maximum tu auras (K)2(L)8(M)8.
On va donc considérer que la couche M ne peut contenir que 8 électrons (même si ce n’est pas vrai car en réalité elle peut en contenir 18 mais ça n’a pas d’importance^^).

Règles du duet et de l’octet

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Bon c’est bien joli tout ça mais quel est le rapport avec les ions ??

Et bien en fait, chaque atome va chercher à devenir stable, c’est-à-dire qu’il va chercher à ce que sa couche externe soit remplie (on dit aussi saturée).
C’est quoi la couche externe ??
Avec des exemples tu comprendras tout de suite : la couche externe de (K)2 est K, la couche externe de (K)2(L)4 est L, et la couche externe de (K)2(L)8(M)5 est M.

Si les atomes cherchent à saturer leur couche externe, ils vont donc chercher à obtenir l’une des trois configurations suivantes :
(K)2
(K)2(L)8
(K)2(L)8(M)8

Cela nous amène à la partie fondamentale de ce chapitre : la règle du duet et la règle de l’octet.
Plusieurs formulations existent de ces deux règles, nous t’en proposons une (qui est à connaître par cœur en cas d’interro de cours


Règle du duet : un atome ou un ion est stable si la couche K correspond à la couche externe et comporte deux électrons.
Règle de l’octet : un atome ou un ion est stable si la couche L ou la couche M correspond à la couche externe et comporte huit électrons.

Bon c’est bien joli ces règles mais comment on les applique ??
En fait cela signifie qu’un atome va chercher à devenir stable c’est-à-dire à avoir une des trois configurations électroniques que l’on a données ci-dessus, en perdant ou en gagnant des électrons.
Imaginons par exemple que l’on ait un atome de Bore, dont le numéro atomique Z = 5. Il y a 5 protons donc 5 électrons car l’atome es électriquement neutre.
Donc on a (K)2(L)3.
Il a le choix entre devenir :
(K)2 (en perdant 3 électrons)
(K)2(L)8 (en gagnant 5 électrons)
(K)2(L)8(M)8 (en gagnant 13 électrons)

Evidemment il va choisir le plus simple à savoir perdre 3 électrons (on prend le chiffre le plus petit).

Or s’il perd 3 électrons, il n’y a plus que 2 électrons (négatifs), mais il y a toujours 5 protons (positifs) dans le noyau.
L’atome n’est donc plus électriquement neutre, mais a trois charges positives en plus, il devient 3+ : l’atome de Bore est devenu un ion !!
Comme il a 3 charges positives en plus, il se note B3+


L’atome a PERDU des électrons, mais comme ils sont négatifs l’ion est POSITIF.
On pourrait croire que s’il perd quelque chose il devient négatif mais non, c’est l’inverse.
En fait, comme il perd des électrons qui sont négatifs, c’est comme en maths les signes – s’annulent. C’est une manière de retenir.
Et quand l’atome gagne des électrons, il devient négatif (voir exemple ci-dessous)

Prenons maintenant l’exemple d’un atome qui va gagner des électrons.
Prenons l’oxygène O, Z = 8. Cela donne (K)2(L)6.
Il a le choix entre devenir :
(K)2 (en perdant 6 électrons)
(K)2(L)8 (en gagnant 2 électrons)
(K)2(L)8(M)8 (en gagnant 10 électrons)

Il va évidemment devenir (K)2(L)8 et donc gagner deux électrons.
S’il gagne 2 électrons, il y aura 10 électrons (négatifs), mais il y a toujours 8 protons (positifs).
L’atome a deux charges négatives en plus, il devient 2-.
Comme il a 2 charges négatives en plus, il se note O2-

Conclusion

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Comme tu le vois il n’y a rien de bien compliqué si tu as compris le chapitre sur les atomes.
Retiens bien la règle du duet et de l’octet cela revient très souvent en exercice !
Mais pour devenir stable un atome peut ne pas devenir un ion mais se mettre sous forme de molécule.
C’est ce que l’on va voir dans le chapitre sur les molécules.

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