Voici le corrigé détaillé des exercices sur l’atome et les ions. Vérifie tes réponses, relis les calculs étape par étape et repère les méthodes à retenir pour les composer sur un atome ou un ion.
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La correction détaillée : corrigé atome ions
Correction de l’exercice 1 : Vrai ou faux ?a. Faux : le noyau est chargé positivement (protons). b. Vrai : l’atome est neutre, donc autant d’électrons que de protons. c. Faux : les neutrons n’ont pas de charge. d. Faux : la masse se trouve presque entièrement dans le noyau, les électrons sont très légers.
Protons = Z, électrons = Z, neutrons = A − Z.
| Atome | Protons | Neutrons | Électrons |
|---|---|---|---|
| carbone | 6 | 6 | 6 |
| oxygène | 8 | 8 | 8 |
| sodium | 11 | 12 | 11 |
| aluminium | 13 | 14 | 13 |
1. qnoyau = 13 × 1,6 × 10−19 = 2,1 × 10−18 C (2,08 × 10−18 C).
2. L’atome a 13 électrons : qélectrons = −13 × 1,6 × 10−19 = −2,1 × 10−18 C.
3. La somme est nulle : l’atome est électriquement neutre.
1. 29 protons, 63 − 29 = 34 neutrons, 29 électrons.
2. mnoyau ≈ 63 × 1,67 × 10−27 = 1,05 × 10−25 kg. La masse de l’atome est pratiquement la même : 1,05 × 10−25 kg.
3. mélectrons = 29 × 9,1 × 10−31 = 2,6 × 10−29 kg. Pourcentage : 2,6 × 10−29 ÷ 1,05 × 10−25 ≈ 2,5 × 10−4, soit environ 0,025 % : négligeable.
Li+ : 3 protons, 2 électrons, cation. O2− : 8 protons, 10 électrons, anion. Mg2+ : 12 protons, 10 électrons, cation. F− : 9 protons, 10 électrons, anion.
1. Rouge : protons (positifs) ; violette : neutrons (sans charge) ; verte : électrons (négatifs).
2. Il y a 3 protons : Z = 3. Neutrons : 7 − 3 = 4 (on les compte aussi sur le schéma).
3. L’atome perd un électron : Li+, de charge +1,6 × 10−19 C (+e).
1. Il a gagné des électrons (charge négative) : il est chargé négativement.
2. |q| = 5 × 1010 × 1,6 × 10−19 = 8 × 10−9 C, donc q = −8 × 10−9 C.
3. Ils ont été arrachés au pull en laine, qui se charge positivement.
1. 1,0 × 10−10 ÷ 1,0 × 10−15 = 105 : l’atome est 100 000 fois plus grand que son noyau.
2. Le diamètre de l’atome serait 105 × 1 cm = 105 cm = 1 000 m = 1 km.
3. Entre le noyau et les électrons, il n’y a que du vide : la structure de l’atome est lacunaire.
1. 17 protons : c’est le chlore. Il a 1 électron en plus : Cl−, de charge −1,6 × 10−19 C. Neutrons : 35 − 17 = 18.
2. Il y a 2 électrons de moins que de protons : la charge est +2e = +3,2 × 10−19 C. Formule : Fe2+.
3. Parce que le nombre d’électrons change quand l’atome devient un ion : seul le nombre de protons (Z) identifie l’élément chimique.
1. L’atome perd 2 électrons (12 → 10) ; le noyau ne change pas (12 protons, 12 neutrons).
2. q = +2e = 2 × 1,6 × 10−19 = +3,2 × 10−19 C.
3. matome ≈ 24 × 1,67 × 10−27 = 4,0 × 10−26 kg. Les deux électrons perdus pèsent 2 × 9,1 × 10−31 = 1,8 × 10−30 kg : la masse de l’ion est pratiquement identique (4,0 × 10−26 kg).
4. Il se trompe : perdre des protons changerait l’élément. L’ion Mg2+ a gardé ses 12 protons et perdu 2 électrons.
1. Les points sont alignés sur une droite passant par l’origine : la charge est proportionnelle au nombre d’électrons gagnés.
2. Pour n = 3 × 1010, on lit q ≈ 4,8 nC.
3. q = 3 × 1010 × 1,6 × 10−19 = 4,8 × 10−9 C = 4,8 nC : cohérent.
4. n = 12,8 × 10−9 ÷ 1,6 × 10−19 = 8 × 1010 électrons.
1. A et C (autant de protons que d’électrons) sont des atomes ; B et D sont des ions.
2. B : 12 protons, 10 électrons, charge +2e, formule Mg2+. D : 8 protons, 10 électrons, charge −2e, formule O2−.
3. Elles ont le même nombre d’électrons (10).
1. Les électrons de la boule neutre sont repoussés par le bâton négatif : le côté proche du bâton devient positif et est attiré plus fortement que le côté éloigné n’est repoussé : la boule est attirée.
2. Au contact, des électrons passent du bâton à la boule.
3. La boule a gagné des électrons : elle est chargée négativement, comme le bâton ; deux charges de même signe se repoussent.
1. Charge négative : elle a gagné des électrons.
2. n = 4,8 × 10−9 ÷ 1,6 × 10−19 = 3,0 × 1010 électrons.
3. Rapport : 3 × 1010 ÷ 1023 ≈ 3 × 10−13 : un nombre grand en soi mais très petit devant le nombre d’atomes ; très peu d’atomes sont concernés.
1. 26 protons, 56 − 26 = 30 neutrons, 26 électrons.
2. Fe2+ : 26 − 2 = 24 électrons ; Fe3+ : 26 − 3 = 23 électrons.
3. Fe2+ : +2 × 1,6 × 10−19 = +3,2 × 10−19 C ; Fe3+ : +3 × 1,6 × 10−19 = +4,8 × 10−19 C.
4. Oui : seuls les électrons changent.
1. m ≈ 197 × 1,67 × 10−27 = 3,29 × 10−25 kg.
2. 10 g = 1,0 × 10−2 kg.
3. N = 1,0 × 10−2 ÷ 3,29 × 10−25 ≈ 3,0 × 1022 atomes.
1. Il faut 2 ions Cl− pour un ion Ca2+ (+2e − 2e = 0).
2. Motif : Ca2+ + 2 Cl− ; charge : 2 × 1,6 × 10−19 − 2 × 1,6 × 10−19 = 0 C.
3. 300 × 2 = 600 ions chlorure.
A : 8 protons = 8 électrons : atome d’oxygène O. B : 8 protons, 10 électrons : ion O2−. C : 11 protons, 10 électrons : ion Na+. D : 17 protons, 18 électrons : ion Cl−. E : 12 protons, 10 électrons : ion Mg2+.
1. Presque toutes les particules passent sans être déviées : l’atome est essentiellement du vide (structure lacunaire).
2. Elles sont déviées par une charge de même signe qu’elles, donc positive : le noyau.
3. Elles ne reviennent en arrière que si elles frappent presque de plein fouet le noyau, qui est très petit et très massif : sa taille est très inférieure à celle de l’atome.
1. Q = I × t = 0,20 × 10 = 2,0 C.
2. n = 2,0 ÷ 1,6 × 10−19 = 1,25 × 1019 électrons, soit environ 1,3 × 1019.
3. Dans un métal : les électrons ; dans une solution ionique : les ions (cations et anions).
4. La phrase est fausse : les électrons se déplacent lentement ; c’est le courant qui s’établit presque instantanément dans tout le circuit parce que tous les électrons du fil se mettent en mouvement en même temps.
Comment progresser après ce corrigé
Retiens la démarche : nombre de protons = Z, électrons = Z pour un atome, puis ajuste avec la charge de l’ion. Pour les calculs, écris toujours la valeur de e et l’unité (C ou kg) et manipule bien les puissances de dix. Refais les exercices 5 et 9 en cachant les solutions, puis invente toi-même un ion et donne sa composition à un camarade.