Exercices — Atomes, molécules et ions

1. Un atome est constitué :

• d’un noyau, au centre, qui contient des protons (chargés positivement) et des neutrons (neutres) ;
• d’électrons, chargés négativement, qui se déplacent autour du noyau.

L’essentiel de l’atome est constitué de vide : le noyau est environ 100 000 fois plus petit que l’atome.

2. Le noyau est chargé positivement (grâce à ses protons) ; les électrons sont chargés négativement.

3. Un atome contient autant de protons que d’électrons : les charges positives et négatives se compensent exactement, donc la charge totale est nulle. On dit que l’atome est électriquement neutre.

Réflexe à retenir : atome neutre = nombre de protons = nombre d’électrons. C’est la clé de presque tous les exercices de ce chapitre.

Dans les trois cas, on utilise la même propriété du cours : un atome est électriquement neutre, donc il possède autant d’électrons que de protons.

1. L’atome de carbone possède 6 électrons (autant que de protons).

2. L’atome d’oxygène possède 8 protons (autant que d’électrons).

3. L’atome de fer possède 26 électrons. Attention : les neutrons ne comptent pas, ils sont neutres et n’interviennent pas dans le bilan des charges !

Astuce : le nombre de neutrons est souvent donné pour te piéger. Pour la neutralité électrique, seuls comptent les protons et les électrons.

Rappel du cours : dans une formule, le petit chiffre en bas à droite (indice) indique le nombre d’atomes du symbole qui le précède. S’il n’y a pas de chiffre, il y a un seul atome.

1. $\text{H}_2\text{O}$ : 2 atomes d’hydrogène (H) et 1 atome d’oxygène (O), soit 3 atomes en tout.

2. $\text{CO}_2$ : 1 atome de carbone (C) et 2 atomes d’oxygène (O).

3. $\text{CH}_4$ : 1 atome de carbone (C) et 4 atomes d’hydrogène (H).

Astuce de vérification : l’indice s’applique uniquement au symbole juste avant lui. Dans $\text{CO}_2$, le 2 porte sur O, pas sur C.

Rappel du cours : un cation est un ion positif (l’atome a perdu des électrons) ; un anion est un ion négatif (l’atome a gagné des électrons).

1. $\text{Na}^+$ : charge positive → c’est un cation. L’atome de sodium a perdu 1 électron.

2. $\text{Cl}^-$ : charge négative → c’est un anion. L’atome de chlore a gagné 1 électron.

3. $\text{Cu}^{2+}$ : charge $2+$ → c’est un cation. L’atome de cuivre a perdu 2 électrons.

Réflexe à retenir : ce sont toujours les électrons qui sont gagnés ou perdus, jamais les protons ! Perdre des électrons (négatifs) rend l’ion positif — c’est le point qui piège le plus d’élèves.

1. Un atome est électriquement neutre : il possède autant d’électrons que de protons, soit 12 électrons.

2. Sa charge est $2+$ (positive) : c’est un cation. Pour devenir positif, l’atome a perdu 2 électrons.

3. On combine les deux résultats :

$12 - 2 = 10\ \text{électrons}$

L’ion $\text{Mg}^{2+}$ possède 10 électrons, et toujours 12 protons : le noyau n’est jamais modifié quand un atome devient un ion.

Astuce de vérification : compte les charges. 12 protons ($+12$) et 10 électrons ($-10$) donnent une charge totale de $+2$, ce qui correspond bien à la formule $\text{Mg}^{2+}$ ✓.