← Retour au sommaire

Chapitre 6 – L'atome et l'élément chimique

Exercices par capacités · 2nde générale

Dernière mise à jour : 21 juin 2026

Capacités travaillées

C1 — Décrire la structure d'un atome ; déterminer \(Z\), \(A\), neutrons et électrons

Exercice 1

On considère le noyau d'aluminium \(^{27}_{13}Al\). Donner le numéro atomique \(Z\), le nombre de masse \(A\), puis le nombre de protons, de neutrons et d'électrons de l'atome.

\(Z = 13\) (numéro atomique), \(A = 27\) (nombre de masse).

Protons : \(Z = 13\). Neutrons : \(A - Z = 27 - 13 = 14\). Électrons : \(Z = 13\) (atome neutre).

Exercice 2

Compléter le tableau suivant à l'aide de la notation \(^{A}_{Z}X\).

Atome\(Z\)\(A\)ProtonsNeutronsÉlectrons
\(^{12}_{6}C\)612???
\(^{16}_{8}O\)816???
\(^{35}_{17}Cl\)1735???
  • \(^{12}_{6}C\) : 6 protons, \(12-6 = 6\) neutrons, 6 électrons.
  • \(^{16}_{8}O\) : 8 protons, \(16-8 = 8\) neutrons, 8 électrons.
  • \(^{35}_{17}Cl\) : 17 protons, \(35-17 = 18\) neutrons, 17 électrons.
Exercice 3

Un atome de fer possède 26 protons et 30 neutrons.

  1. Donner son numéro atomique \(Z\) et son nombre de masse \(A\).
  2. Écrire sa notation symbolique sous la forme \(^{A}_{Z}Fe\).
  3. Combien d'électrons possède l'atome neutre ?
  1. \(Z = 26\) (protons) ; \(A = 26 + 30 = 56\).
  2. \(^{56}_{26}Fe\).
  3. 26 électrons (autant que de protons, car l'atome est neutre).
Exercice 4

Le noyau atomique est environ 100 000 fois plus petit que l'atome, mais il concentre presque toute sa masse. Sachant que la masse d'un proton et celle d'un neutron sont voisines de \(1{,}67 \times 10^{-27}\) kg, et que la masse d'un électron est environ 2000 fois plus faible :

  1. Estimer la masse approchée d'un atome de carbone \(^{12}_{6}C\) (12 nucléons).
  2. Justifier que la masse des électrons est négligeable.
  1. L'atome possède \(A = 12\) nucléons (protons + neutrons). Masse \(\approx 12 \times 1{,}67 \times 10^{-27} = 2{,}0 \times 10^{-26}\) kg.
  2. Un électron a une masse \(\approx \dfrac{1{,}67 \times 10^{-27}}{2000} \approx 8 \times 10^{-31}\) kg. Pour 6 électrons, cela fait \(\approx 5 \times 10^{-30}\) kg, soit environ 4000 fois moins que la masse du noyau : c'est négligeable.

C2 — Identifier un élément chimique et reconnaître des isotopes

Exercice 5

Parmi les atomes suivants, lesquels appartiennent au même élément chimique ?

Atome\(Z\)\(A\)
(a)1735
(b)1840
(c)1737
(d)2040

Un élément chimique est défini par son numéro atomique \(Z\).

Les atomes (a) et (c) ont le même \(Z = 17\) : ce sont des atomes du même élément (le chlore). Ils ont des \(A\) différents (35 et 37) : ce sont des isotopes.

(b) a \(Z = 18\) et (d) a \(Z = 20\) : ce sont des éléments différents (et différents de (a)/(c)), même si (b) et (d) ont le même \(A = 40\).

Exercice 6

Le carbone existe sous plusieurs formes naturelles : \(^{12}_{6}C\), \(^{13}_{6}C\) et \(^{14}_{6}C\).

  1. Justifier que ce sont des isotopes du même élément.
  2. Donner le nombre de neutrons de chacun.
  1. Ils ont tous le même numéro atomique \(Z = 6\) (6 protons) : c'est donc le même élément (le carbone). Leurs nombres de masse \(A\) diffèrent : ce sont des isotopes.
  2. Neutrons \(= A - Z\) : \(^{12}C\) → \(12-6 = 6\) ; \(^{13}C\) → \(13-6 = 7\) ; \(^{14}C\) → \(14-6 = 8\).
Exercice 7

Deux atomes X et Y ont la composition suivante :

  • X : 8 protons, 8 neutrons, 8 électrons
  • Y : 8 protons, 10 neutrons, 8 électrons
  1. S'agit-il du même élément chimique ? Justifier.
  2. Sont-ils des isotopes ? Donner leur notation \(^{A}_{Z}X\).
  1. Oui : ils ont le même nombre de protons \(Z = 8\), donc le même élément (l'oxygène).
  2. Oui, ce sont des isotopes (même \(Z\), \(A\) différents). X : \(A = 8 + 8 = 16\) → \(^{16}_{8}O\) ; Y : \(A = 8 + 10 = 18\) → \(^{18}_{8}O\).

C3 — Établir une configuration électronique (couches K, L, M)

Exercice 8

Donner la configuration électronique des atomes suivants (couches K, L, M ; rappel : K max 2, L max 8, M max 8 au programme) :

  1. Hélium \(Z = 2\)
  2. Carbone \(Z = 6\)
  3. Néon \(Z = 10\)
  1. Hélium \(Z = 2\) : \((K)^2\).
  2. Carbone \(Z = 6\) : \((K)^2(L)^4\).
  3. Néon \(Z = 10\) : \((K)^2(L)^8\).
Exercice 9

Établir la configuration électronique des atomes suivants :

  1. Magnésium \(Z = 12\)
  2. Aluminium \(Z = 13\)
  3. Chlore \(Z = 17\)

On remplit K (2), puis L (8), puis M.

  1. Magnésium \(Z = 12\) : \((K)^2(L)^8(M)^2\) (2 + 8 + 2 = 12).
  2. Aluminium \(Z = 13\) : \((K)^2(L)^8(M)^3\) (2 + 8 + 3 = 13).
  3. Chlore \(Z = 17\) : \((K)^2(L)^8(M)^7\) (2 + 8 + 7 = 17).
Exercice 10

Un atome a pour configuration électronique \((K)^2(L)^8(M)^1\).

  1. Combien d'électrons possède-t-il ? En déduire son numéro atomique \(Z\).
  2. Combien d'électrons possède-t-il sur sa couche externe (la dernière occupée) ?
  1. Nombre d'électrons : \(2 + 8 + 1 = 11\). Pour un atome neutre, \(Z = 11\) (c'est le sodium).
  2. Couche externe = M : elle porte \(1\) électron.
Exercice 11

Pour chacun des atomes suivants, donner la configuration électronique et indiquer le nombre d'électrons de la couche externe :

  1. Azote \(Z = 7\)
  2. Fluor \(Z = 9\)
  3. Argon \(Z = 18\)
  1. Azote \(Z = 7\) : \((K)^2(L)^5\) → 5 électrons externes.
  2. Fluor \(Z = 9\) : \((K)^2(L)^7\) → 7 électrons externes.
  3. Argon \(Z = 18\) : \((K)^2(L)^8(M)^8\) → 8 électrons externes.

C4 — Justifier la stabilité par les règles du duet et de l'octet

Exercice 12

L'hélium a la configuration \((K)^2\) et le néon \((K)^2(L)^8\). Expliquer pourquoi ces deux gaz nobles sont chimiquement stables (peu réactifs).

Un atome est stable lorsque sa couche externe est saturée comme celle d'un gaz noble.

L'hélium a 2 électrons sur sa couche externe (K) : il respecte la règle du duet. Le néon a 8 électrons sur sa couche externe (L) : il respecte la règle de l'octet. Leur couche externe étant déjà saturée, ils n'ont pas tendance à gagner, perdre ou partager d'électrons : ils sont stables et très peu réactifs.

Exercice 13

L'atome de sodium a la configuration \((K)^2(L)^8(M)^1\). Pour devenir stable, il a tendance à perdre 1 électron et à former l'ion \(Na^+\).

  1. Donner la configuration électronique de l'ion \(Na^+\).
  2. De quel gaz noble l'ion \(Na^+\) possède-t-il la configuration ? Quelle règle est respectée ?
  1. En perdant l'électron de la couche M, il reste \(2 + 8 = 10\) électrons : \((K)^2(L)^8\).
  2. C'est la configuration du néon (\(Z = 10\)). La couche externe (L) compte 8 électrons : la règle de l'octet est respectée, l'ion est stable.
Exercice 14

L'atome de chlore a la configuration \((K)^2(L)^8(M)^7\).

  1. Combien d'électrons lui manque-t-il pour respecter la règle de l'octet sur sa couche externe ?
  2. En déduire l'ion qu'il forme et écrire sa configuration électronique.
  1. Sa couche externe (M) a 7 électrons ; il lui en manque 1 pour atteindre l'octet (8).
  2. Il gagne 1 électron et forme l'ion chlorure \(Cl^-\). Configuration : \((K)^2(L)^8(M)^8\), soit celle de l'argon (octet respecté).
Exercice 15

L'atome de magnésium (\(Z = 12\)) de configuration \((K)^2(L)^8(M)^2\) forme l'ion \(Mg^{2+}\), et l'atome d'oxygène (\(Z = 8\)) forme l'ion \(O^{2-}\).

  1. Justifier que le magnésium perde 2 électrons et que l'oxygène en gagne 2.
  2. Donner la configuration électronique de \(Mg^{2+}\) et de \(O^{2-}\). De quel gaz noble chacun adopte-t-il la configuration ?
  1. Le magnésium a 2 électrons sur sa couche externe (M) : il est plus simple d'en perdre 2 que d'en gagner 6, d'où \(Mg^{2+}\). L'oxygène a 6 électrons sur sa couche externe (L : \((K)^2(L)^6\)) : il lui en manque 2 pour l'octet, d'où \(O^{2-}\).
  2. \(Mg^{2+}\) : il reste \(12 - 2 = 10\) électrons → \((K)^2(L)^8\), configuration du néon. \(O^{2-}\) : il a \(8 + 2 = 10\) électrons → \((K)^2(L)^8\), configuration du néon également. Tous deux respectent la règle de l'octet.