Voici dix exercices pour t’entraîner sur l’atome et les ions : composition d’un atome, calculs de charges et de masses, formation et identification d’ions. Cherche d’abord seul, puis compare avec le corrigé séparé.
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Les exercices sur l’atome et les ions
Données utiles : charge élémentaire e = 1,6 × 10−19 C ; masse d’un nucléon ≈ 1,67 × 10−27 kg ; masse d’un électron ≈ 9,1 × 10−31 kg.
Exercice 1 : Vrai ou faux ?Dis si chaque affirmation est vraie ou fausse et corrige-la si elle est fausse.
a. Le noyau d’un atome est chargé négativement.
b. Un atome possède autant de protons que d’électrons.
c. Les neutrons sont des particules chargées positivement.
d. La plus grande partie de la masse d’un atome se trouve dans son nuage d’électrons.
Recopie et complète le tableau.
| Atome | Z | A | Protons | Neutrons | Électrons |
|---|---|---|---|---|---|
| carbone | 6 | 12 | … | … | … |
| oxygène | 8 | 16 | … | … | … |
| sodium | 11 | 23 | … | … | … |
| aluminium | 13 | 27 | … | … | … |
L’atome d’aluminium a pour numéro atomique Z = 13.
1. Calcule la charge électrique de son noyau.
2. Quelle est la charge totale de son cortège électronique ?
3. En déduire la charge de l’atome et conclure.
L’atome de cuivre est noté 6329Cu.
1. Donne le nombre de protons, de neutrons et d’électrons.
2. Calcule la masse approchée de son noyau, puis de l’atome.
3. Calcule la masse de l’ensemble de ses électrons. Quel pourcentage de la masse de l’atome représente-t-elle ?
Pour chaque ion, indique le nombre de protons et d’électrons, et dis s’il s’agit d’un cation ou d’un anion : Li+ (Z = 3) ; O2− (Z = 8) ; Mg2+ (Z = 12) ; F− (Z = 9).
Le schéma ci-dessous représente un atome de lithium.
Les particules rouges sont chargées positivement, les vertes négativement, les violettes sont sans charge.
1. Identifie chaque type de particule (proton, neutron, électron).
2. Donne le numéro atomique Z et le nombre de neutrons de cet atome.
3. Cet atome perd un électron : écris la formule de l’ion formé et donne sa charge en coulombs.
Un peigne en plastique, électriquement neutre, est frotté sur un pull en laine. Il attire ensuite de petits morceaux de papier. On estime qu’il a gagné 5 × 1010 électrons.
1. Le peigne est-il chargé positivement ou négativement ? Justifie.
2. Calcule la valeur absolue de sa charge électrique, en coulombs.
3. Où sont passés les électrons gagnés par le peigne ?
Le diamètre de l’atome d’hydrogène est environ 1,0 × 10−10 m et celui de son noyau 1,0 × 10−15 m.
1. Calcule le rapport entre le diamètre de l’atome et celui du noyau.
2. On représente le noyau par une bille de 1 cm de diamètre. Quel serait le diamètre de l’atome à cette échelle ? Exprime-le en mètres puis en kilomètres.
3. Que peut-on dire de ce qu’il y a entre le noyau et les électrons ?
1. Un ion possède 17 protons, 18 électrons et son nombre de nucléons est 35. Donne sa formule, sa charge en coulombs et son nombre de neutrons (le chlore a pour numéro atomique 17).
2. Un autre ion possède 26 protons et 24 électrons. Quelle est sa charge ? Écris sa formule sachant qu’il s’agit d’un ion du fer (symbole Fe).
3. Pourquoi ne peut-on pas déterminer l’élément chimique d’un ion à partir de son nombre d’électrons seul ?
Un atome de magnésium 2412Mg se transforme en ion Mg2+.
1. Décris l’évolution du cortège électronique et dis si le noyau change.
2. Calcule la charge de l’ion en coulombs.
3. Compare les masses de l’atome et de l’ion : sont-elles différentes ? Justifie par un calcul.
4. Un élève affirme : « L’ion Mg2+ a perdu deux protons. » Explique pourquoi il se trompe.
