NUMÉRO ATOMIQUE: REPRÉSENTATION, CONFIGURATION ÉLECTRONIQUE, EXEMPLE - PHYSIQUE - 2025

Le numéro atomique d'un élément chimique indique le nombre de protons contenus dans le noyau atomique de cet élément. Dans le cas où il s'agissait d'un atome neutre, alors le numéro atomique coïncidera avec le nombre d'électrons dudit élément.

Comme on le sait, le noyau atomique est constitué de protons et de neutrons. Les protons sont chargés positivement et leur valeur coïncide avec la valeur absolue de la charge négative de l'électron, qui est de 1,6 x 10 ^-19 coulomb en unités du système international.

Figure 1. Schéma d'un atome d'hélium (He). Le nombre de protons est le numéro atomique. Le nombre de neutrons plus le nombre de protons est le nombre de masse. Source: Wikimedia Commons.

Parce qu'ils sont des particules du noyau atomique, les protons et les neutrons sont appelés nucléons. Ce sont ces particules qui déterminent pratiquement la masse de l'atome puisque les nucléons sont environ deux mille fois plus massifs que les électrons de l'atome. Pour cette raison, le nombre de nucléons dans un atome est appelé le nombre de masse.

Cependant, le numéro atomique est celui qui détermine l'affinité chimique des éléments atomiques, car dans les atomes neutres, ce nombre coïncide avec le nombre d'électrons.

Représentation du nombre atomique

Dans le tableau périodique, le symbole X d'un élément chimique est accompagné en bas à gauche du nombre Z, qui représente le numéro atomique dudit élément, tandis que dans la partie supérieure gauche du symbole chimique de l'élément le numéro de masse est indiqué À.

La figure suivante montre cette notation:

Figure 2. Numéro atomique Z de l'élément chimique X et numéro de masse A de l'élément chimique X, selon la convention utilisée dans le tableau périodique. Source: Wikimedia Commons.

Et puis, le tableau 1 montre quelques exemples d'éléments chimiques avec leur notation respective et leurs numéros atomiques et de masse:

Tableau 1

Élément	Notation	Numéro atomique Z	Numéro de masse A
Hydrogène	1 1 H	une	une
Carbone	12 6 C	6	12
Oxygène	16 8 O	8	16
Uranium	238 92 U	92	238

Numéro atomique et ordre des éléments dans le tableau périodique

Le tableau périodique des éléments chimiques permet la disposition séquentielle et par ordre croissant des éléments, en fonction de la valeur de leur numéro atomique.

Au moins 118 d'entre eux sont connus, en partant de l'hydrogène jusqu'à atteindre l'élément 118 qui est l'oganeson - appelé auparavant ununoctium-, dont le symbole chimique est Og et le nombre de masse est 294.

Les 10 premiers éléments chimiques avec un ordre croissant en nombre atomique sont beaucoup plus familiers. Donc par exemple nous avons le plus connu:

1. Hydrogène, H
2. Hélium, il
3. Lithium, Li
4. Béryllium, Be
5. Bore, B
6. Carbone, C
7. Azote, N
8. Oxygène, O
9. Fluor, F
10. Néon, Ne

Figure 3. Tableau périodique simplifié montrant les symboles des éléments chimiques et leur numéro atomique. Source: Pixabay.

Configuration électronique

Le numéro atomique indique le nombre de protons dans le noyau atomique d'un élément chimique et chaque proton, comme nous l'avons dit, a une charge positive élémentaire de 1602 x 10 ^-19 C.

Si l'atome est neutre, alors le nombre d'électrons avec une charge élémentaire négative de -1,602 x10 ^-19 C doit être égal au numéro atomique. Ainsi, connaissant la position numérique d'un élément chimique dans le tableau périodique, son nombre d'électrons est également connu.

Dans l'atome, ces électrons occupent des régions appelées orbitales, qui dépendent de l'énergie et du moment cinétique de l'électron. À leur tour, l'énergie et le moment cinétique des électrons de l'atome sont quantifiés. Cela signifie qu'ils ne peuvent prendre que des valeurs discrètes.

Maintenant, les orbitales sont peuplées d'électrons d'énergie inférieure à supérieure, suivant certaines règles qui déterminent la configuration électronique.

De cette manière, le nombre d'électrons dans les orbitales ou les niveaux les plus externes d'un atome établit les liaisons qu'il peut former avec d'autres atomes pour former des molécules. Ce nombre dépend de la configuration électronique et du numéro atomique.

Nombres quantiques

L'énergie d'un électron dans l'atome est déterminée par son nombre quantique principal n, qui peut prendre des valeurs entières 1, 2, 3…

Le moment cinétique de l'électron dans l'atome est déterminé par le nombre quantique secondaire l (lettre ele) et ses valeurs dépendent de n.

Par exemple, pour n = 2 le nombre quantique secondaire prend les valeurs de 0 à n-1, soit: 0 et 1. De même, pour n = 1, qui est le niveau d'énergie le plus bas, le nombre quantique secondaire l il ne prend que la valeur 0.

Les nombres quantiques secondaires 0, 1, 2, 3 sont alternativement désignés par les lettres s, p, d et f. Les orbitales s sont sphériques et les orbitales p sont lobulées.

Il y a deux autres nombres quantiques:

• Le nombre quantique magnétique ml, qui prend les valeurs de -l à + l en passant par zéro.
• Le nombre quantique de spin s, qui ne prend que des valeurs + ½ et -½ et est une caractéristique de l'électron.

Enfin, il y a le principe d'exclusion de Pauli, qui stipule que deux électrons ne peuvent pas avoir les quatre nombres quantiques identiques. En conséquence de ce principe, une orbitale peut avoir au plus deux électrons de spin opposé.

Diagramme de configuration électronique

Le diagramme de configuration électronique permet de connaître l'ordre de remplissage des électrons des orbitales les plus basses aux plus hautes énergies, une fois que le numéro atomique d'un élément chimique est connu. La figure 4 montre ce diagramme:

Figure 4. Configuration électronique. Source: Wikimedia Commons.

L'idée qui y est exposée est la suivante: le premier nombre indique le nombre quantique principal, puis la lettre indique le nombre quantique secondaire, et enfin le nombre en exposant indique le nombre maximal d'électrons possible dans cette orbitale.

Exemple

Configuration électronique du carbone et du silicium

Comme indiqué ci-dessus, le carbone a le numéro atomique 6, ce qui signifie qu'il a 6 électrons qui sont répartis comme suit: 1s2 2s2 2p2. Pour sa part, le silicium a le numéro atomique 14 et ses électrons sont répartis de cette autre manière: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2.

Les deux éléments sont dans la même colonne du tableau périodique, car, même s'ils ont des numéros atomiques différents, ils ont la même configuration électronique dans l'orbitale la plus externe.

Références

1. Connor, N. Qu'est-ce que le nucléon - Structure du noyau atomique - Définition. Récupéré de: Periodic-table.org.
2. Sommet des peuples. Numéro atomique: qu'est-ce que c'est, comment est-il représenté. Récupéré de: cumbrepuebloscop20.org
3. Lifeder. Qu'est-ce que la périodicité chimique? Récupéré de: lifeder.com
4. Wikipédia. Configuration électronique. Récupéré de: es.wikipedia.com
5. Wikipédia. Numéro atomique. Récupéré de: es.wikipedia.com