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Chapitre 7 – Molécules, ions et classification périodique

Exercices par capacités · 2nde générale

Dernière mise à jour : 21 juin 2026

Capacités travaillées

C1 — Prévoir l'ion monoatomique stable formé par un atome

Exercice 1

L'atome de lithium a pour configuration électronique (K)² (L)¹. Indiquer combien d'électrons il doit perdre ou gagner pour atteindre la stabilité, puis donner l'ion formé.

Le lithium possède 1 électron sur sa couche externe (L). Il est plus facile de perdre cet électron que d'en gagner 7. En perdant 1 électron, il atteint la structure (K)² (le duet, comme l'hélium).

Il perd donc 1 électron → l'ion formé est Li⁺.

Exercice 2

Voici la configuration électronique de quatre atomes. Pour chacun, indiquer l'ion monoatomique stable formé.

AtomeConfiguration électronique
Fluor (F)(K)² (L)⁷
Magnésium (Mg)(K)² (L)⁸ (M)²
Aluminium (Al)(K)² (L)⁸ (M)³
Oxygène (O)(K)² (L)⁶
  • Fluor : 7 e⁻ externes, il gagne 1 e⁻ pour l'octet → F⁻.
  • Magnésium : 2 e⁻ externes (couche M), il perd 2 e⁻ pour retrouver l'octet sur L → Mg²⁺.
  • Aluminium : 3 e⁻ externes, il perd 3 e⁻ → Al³⁺.
  • Oxygène : 6 e⁻ externes, il gagne 2 e⁻ pour l'octet → O²⁻.
Exercice 3

Le sodium (K)² (L)⁸ (M)¹ et le potassium (K)² (L)⁸ (M)⁸ (N)¹ appartiennent à la même famille.

  1. Combien d'électrons possèdent-ils sur leur couche externe ?
  2. En déduire l'ion stable formé par chacun.
  1. Tous deux possèdent 1 électron sur leur couche externe (M pour Na, N pour K).
  2. Chacun perd 1 électron pour atteindre la stabilité du gaz noble qui le précède : Na⁺ et K⁺. Même nombre d'électrons externes → même comportement chimique.
Exercice 4

Le soufre a pour numéro atomique Z = 16.

  1. Écrire sa configuration électronique.
  2. Combien d'électrons possède-t-il sur sa couche externe ?
  3. Prévoir l'ion stable qu'il forme et justifier.
  1. 16 électrons à répartir : (K)² (L)⁸ (M)⁶.
  2. Couche externe (M) : 6 électrons.
  3. Il manque 2 électrons pour atteindre l'octet (8 e⁻ sur M). Il gagne donc 2 électrons → S²⁻ (ion sulfure).
Exercice 5

Le calcium forme l'ion Ca²⁺ et le chlore forme l'ion Cl⁻.

  1. Le calcium a-t-il gagné ou perdu des électrons ? Combien ? Même question pour le chlore.
  2. Vrai ou faux : « En devenant un ion, l'atome a modifié le nombre de protons de son noyau. » Justifier.
  1. Ca²⁺ : la charge est +2, le calcium a perdu 2 électrons. Cl⁻ : la charge est −1, le chlore a gagné 1 électron.
  2. Faux. Seuls les électrons sont gagnés ou perdus. Le noyau (donc le nombre de protons et l'identité de l'élément) ne change pas lors de la formation d'un ion.

C2 — Écrire la formule d'un ion et déterminer la composition d'une molécule

Exercice 6

Donner la formule de l'ion correspondant à chaque description :

  1. un atome de potassium ayant perdu 1 électron ;
  2. un atome de brome ayant gagné 1 électron ;
  3. un atome d'aluminium ayant perdu 3 électrons.
  1. Perte de 1 e⁻ → charge +1 → K⁺.
  2. Gain de 1 e⁻ → charge −1 → Br⁻.
  3. Perte de 3 e⁻ → charge +3 → Al³⁺.
Exercice 7

Pour chaque molécule, indiquer le nombre et la nature des atomes qui la composent.

MoléculeFormule
EauH₂O
Dioxyde de carboneCO₂
AmmoniacNH₃
GlucoseC₆H₁₂O₆
  • H₂O : 3 atomes (2 hydrogène + 1 oxygène).
  • CO₂ : 3 atomes (1 carbone + 2 oxygène).
  • NH₃ : 4 atomes (1 azote + 3 hydrogène).
  • C₆H₁₂O₆ : 24 atomes (6 carbone + 12 hydrogène + 6 oxygène).
Exercice 8

Un atome de carbone met en commun ses électrons avec 4 atomes d'hydrogène pour former une molécule.

  1. Comment appelle-t-on les liaisons formées par mise en commun d'électrons ?
  2. Écrire la formule brute de cette molécule (le méthane).
  1. Ce sont des liaisons covalentes.
  2. 1 carbone et 4 hydrogènes → formule brute CH₄.
Exercice 9

On considère les espèces chimiques suivantes : Na⁺, O₂, Cl⁻, H₂O, Mg²⁺, CO₂.

  1. Classer ces espèces en deux colonnes : « ions » et « molécules ».
  2. Pour chaque ion, préciser s'il s'agit d'un cation ou d'un anion.
  • Ions : Na⁺, Cl⁻, Mg²⁺.
  • Molécules : O₂, H₂O, CO₂ (atomes liés par liaisons covalentes, électriquement neutres).

Cations (charge +) : Na⁺ et Mg²⁺. Anion (charge −) : Cl⁻.

Exercice 10

Le chlorure de magnésium est un solide ionique électriquement neutre, constitué d'ions magnésium Mg²⁺ et d'ions chlorure Cl⁻.

  1. Combien d'ions chlorure faut-il pour neutraliser la charge d'un ion magnésium ?
  2. En déduire la formule du chlorure de magnésium.
  1. L'ion Mg²⁺ porte une charge +2. Chaque ion Cl⁻ porte une charge −1. Il faut donc 2 ions Cl⁻ pour compenser (2 × (−1) = −2).
  2. Pour 1 Mg²⁺ et 2 Cl⁻, la formule est MgCl₂ (l'ensemble est neutre).

C3 — Repérer un élément dans la classification et utiliser les familles

Exercice 11

On donne un extrait de la classification périodique (les 3 premières lignes, premières colonnes).

H Li Be O F Ne Na Mg Cl Ar
Extrait de la classification périodique
  1. Que représente une ligne (période) de la classification ?
  2. Que représente une colonne (famille) ?
  3. Citer deux éléments situés dans la même colonne sur l'extrait.
  1. Une ligne correspond au remplissage d'une même couche électronique (les éléments d'une même ligne ont leur dernière couche identique).
  2. Une colonne regroupe les éléments ayant le même nombre d'électrons sur leur couche externe : ils ont des propriétés chimiques voisines (même famille).
  3. Par exemple Li, Na (1ʳᵉ colonne) ; ou Be, Mg (2ᵉ colonne) ; ou F, Cl (colonne des halogènes) ; ou Ne, Ar (gaz nobles).
Exercice 12

Associer chaque élément à sa famille.

ÉlémentÉlectrons sur la couche externe
Potassium (K)1
Brome (Br)7
Argon (Ar)8

Familles proposées : alcalins · halogènes · gaz nobles.

  • Potassium (1 e⁻ externe) → famille des alcalins.
  • Brome (7 e⁻ externes) → famille des halogènes.
  • Argon (8 e⁻ externes) → famille des gaz nobles.
Exercice 13

Le lithium (Li) est un alcalin. Il forme l'ion Li⁺. Le rubidium (Rb) est situé dans la même colonne, plus bas.

  1. Combien d'électrons le rubidium possède-t-il sur sa couche externe ?
  2. Prévoir l'ion formé par le rubidium et justifier à l'aide de la notion de famille.
  1. Étant dans la même colonne que le lithium (alcalins), il possède 1 électron sur sa couche externe.
  2. Les éléments d'une même famille ont des propriétés voisines : comme le lithium, le rubidium perd 1 électron → il forme l'ion Rb⁺.
Exercice 14

Les gaz nobles (hélium, néon, argon…) sont très peu réactifs : on dit qu'ils sont « inertes ».

  1. Combien d'électrons possèdent-ils sur leur couche externe (sauf l'hélium) ?
  2. Expliquer pourquoi ces éléments ne forment quasiment pas d'ions ni de molécules.
  1. Ils possèdent 8 électrons sur leur couche externe (octet) ; l'hélium en possède 2 (duet).
  2. Leur couche externe étant déjà saturée (octet ou duet), ils sont stables : ils n'ont aucun intérêt à gagner, perdre ou mettre en commun des électrons. Ils restent donc sous forme d'atomes isolés.
Exercice 15

Un élément X possède Z = 19 protons.

  1. Écrire sa configuration électronique et déterminer le nombre d'électrons sur sa couche externe.
  2. À quelle famille appartient-il ?
  3. Quel ion va-t-il former ? Avec quel ion chlorure se combinerait-il, et quelle serait la formule du composé obtenu ?
  1. 19 électrons : (K)² (L)⁸ (M)⁸ (N)¹. Couche externe (N) : 1 électron. (Il s'agit du potassium.)
  2. 1 électron externe → famille des alcalins.
  3. Il perd 1 électron → ion K⁺. Avec l'ion chlorure Cl⁻ (charge −1), 1 K⁺ pour 1 Cl⁻ : la formule du composé est KCl (chlorure de potassium, neutre).