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Chimie · Structure de l’atome

Répartition des électrons d’un atome

Les électrons d’un atome se répartissent autour du noyau sur des couches électroniques (niveaux d’énergie). Découvrons les règles de remplissage, la configuration électronique et le schéma de Lewis.

Commencer la leçon

Les couches électroniques

01. Notion de couches électroniques

Définition : les électrons d’un atome sont répartis autour du noyau sur des couches électroniques (ou niveaux d’énergie). Le nombre de ces couches n’est pas limité.

Ces couches portent des numéros 1, 2, 3, 4… et sont désignées par des lettres :

Couche KNuméro n = 1 (la plus proche du noyau)
Couche LNuméro n = 2
Couche MNuméro n = 3
Couche NNuméro n = 4 … et ainsi de suite

Règles de remplissage

02. Règle 1 — La règle 2n²

Le remplissage des niveaux obéit à la règle 2n², où n est le numéro de la couche.

Capacité maximale d’une couche 2n²
Couche K (n = 1) 2 × 1² = 2 électrons au maximum
Couche L (n = 2) 2 × 2² = 8 électrons au maximum
Couche M (n = 3) 2 × 3² = 18 électrons au maximum
Couche N (n = 4) 2 × 4² = 32 électrons au maximum
Important (2e année) :

Au niveau de la 2e année, on s’arrête généralement à 8 électrons pour la couche M (même si sa capacité théorique est 18).

03. Règle 2 — Ordre de remplissage

Principe : on commence par remplir la couche K. Lorsque K est pleine, on passe à la couche L, puis à M, et ainsi de suite.
  1. Remplir d’abord la couche K (maximum 2 électrons).
  2. Passer ensuite à la couche L (maximum 8 électrons).
  3. Puis à la couche M, etc.
À retenir Le remplissage des couches = configuration électronique = structure électronique.

Représentation et formules

04. Représentation schématique

Méthode : les couches électroniques sont représentées par des traits horizontaux et les électrons par des points.

Chaque trait correspond à une couche (K, L, M…). On place autant de points qu’il y a d’électrons sur cette couche.

05. Électrons de valence

Définition : les électrons de valence sont les électrons de la dernière couche électronique (couche externe).

Ils apparaissent sous forme de :

  • doublets (paires d’électrons)
  • célibataires (électrons isolés)

06. Exemple : structure de l’atome de sodium

Voici la représentation des couches électroniques de l’atome de sodium (Na). La couche externe M est la couche de valence.

Structure électronique de l’atome de sodium (Na) montrant les couches K, L et M avec la couche de valence
Lecture du schéma :

On distingue clairement les trois couches autour du noyau. La couche M (externe) porte l’électron de valence du sodium.

07. Formule électronique

La formule électronique indique le nombre d’électrons présents sur chaque couche.

Forme générale (K)x (L)y (M)z
Exemples :

Carbone (6 électrons) : (K)2 (L)4
Sodium (11 électrons) : (K)2 (L)8 (M)1

08. Schéma de Lewis

Définition : le schéma de Lewis est représenté par le symbole de l’atome autour duquel on indique les électrons de valence.
Électron célibataire Représenté par un point (•)
Doublet d’électrons Représenté par un tiret (—)

Exemple pour le sodium (1 électron de valence) :

Schéma de Lewis de l’atome de sodium (Na) avec un électron célibataire
Rappel Seuls les électrons de la couche externe (électrons de valence) apparaissent dans le schéma de Lewis.

Points clés à retenir

Couches K, L, M, N… Numérotées 1, 2, 3, 4… Capacité maximale = 2n²
Règle de remplissage On remplit d’abord K, puis L, puis M…
Électrons de valence Électrons de la couche externe (dernière couche)
Schéma de Lewis Symbole de l’atome + électrons de valence (• ou —)