Les gaz nobles et la règle de l`octet (correction)

Seconde – Sciences Physiques et Chimiques
1ère Partie : L’Univers – Chapitre 3
Activité 3.4
Correction
Les gaz nobles et la règle de l’octet (correction)
L’observation des propriétés singulières des gaz dits « nobles » permet de tirer des conclusions
importantes sur la formation des ions…
Pistes de réflexion
1. a. Citer les différents noms sous lesquels on rencontre la famille de gaz citée dans le document.
On parle de la famille des gaz nobles, des gaz rares ou encore des gaz inertes.
b. Quels sont ceux qui ne conviennent pas ? Pourquoi ?
Ces gaz ne sont ni rares (l’argon représente près d’un pourcent de l’atmosphère en volume) ni inertes
(il existe des composés du xénon ou du krypton).
c. Quelle est la propriété chimique qui caractérise ces gaz ?
Ces gaz nobles sont très peu réactifs avec les autres atomes ; c’est de cela qu’ils tirent leur
« noblesse ».
2. Donner la structure électronique des atomes de néon (Z = 10) et d’argon (Z = 18).
Ne : (K)2 (L)8
Ar : (K)2 (L)8 (M)8
3. Combien d’électrons possèdent-ils sur leur couche externe ?
Le néon et l’argon ont 8 électrons sur leur couche externe.
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1ère Partie : L’Univers – Chapitre 3
Activité 3.4
Correction
4. Dans la nature, pour gagner en stabilité, beaucoup d’atomes forment des ions : l’atome
d’oxygène (Z = 8) forme l’ion O2– ; celui de sodium (Z = 11) l’ion sodium Na+ ; celui de chlore
(Z = 17) l’ion chlorure Cl– et celui de calcium (Z = 20) l’ion calcium Ca2+.
a. Donner la structure électronique de ces quatre ions.
Un ion (monoatomique) est un atome qui a gagné ou perdu des électrons ; son nombre de protons
reste constant : il peut être négatif (anion) s’il présente un excès d’électrons, positif (cation) s’il
présente un défaut d’électrons.
L’ion O2– est issu de l’atome d’oxygène qui a gagné 2 électrons : cet ion compte donc 8 + 2 = 10
électrons et sa structure électronique est (K)2 (L)8.
L’ion Na+ est issu de l’atome de sodium qui a perdu 1 électron : cet ion compte donc 11 – 1 = 10
électrons et sa structure électronique est (K)2 (L)8.
L’ion Cl– est issu de l’atome de chlore qui a gagné 1 électron : cet ion compte donc 17 + 1 = 18
électrons et sa structure électronique est (K)2 (L)8 (M)8.
L’ion Ca2+ est issu de l’atome de calcium qui a perdu 2 électrons : cet ion compte donc 20 – 2 = 18
électrons et sa structure électronique est (K)2 (L)8 (M)8.
b. La comparer à celle des atomes de néon ou d’argon. Que peut-on constater ?
Ces ions ont les mêmes structures que les atomes de néon ou d’argon : ils comptent 8 électrons
externes.
5. La règle de l’octet, proposée en 1904 par le physicien américain Gilbert Lewis (1785 – 1946),
permet de justifier le fait que certains ions se forment et d’autres non. Un octet est constitué de
huit électrons. Proposer un énoncé possible de cette règle.
Lorsqu’ils forment des ions, les atomes gagnent ou perdent des électrons de manière à acquérir une
structure électronique externe en octet, c’est-à-dire comportant 8 électrons sur leur couche externe.
Il existe une exception à cette règle : c’est le cas de l’hélium. Certains atomes, comme le lithium (Z =
3), le béryllium (Z = 4) ou encore le bore (Z = 5), forment des ions en essayant d’obtenir une structure
électronique externe proche de celle de l’hélium, c’est-à-dire en duet : (K)2. Ainsi, les ions Li+, Be2+ et
B3+ sont stables.
Dans ce cadre, les gaz nobles ne forment donc pas d’ions. Le carbone (Z = 6) non plus : il faudrait lui
ajouter ou lui enlever 4 électrons, ce qui fait beaucoup…
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