Structure électronique et propriétés d’un atome

Comprendre la structure électronique et propriétés d’un atome

Le gallium (Ga) est un élément chimique dont le numéro atomique est 31.

1. Structure Électronique en Couches :
   • Déterminez la configuration électronique du gallium.
   • Identifiez la couche de valence et le nombre d’électrons de valence.
2. Position dans le Tableau Périodique :
   • À partir de sa structure électronique, déduisez la position du gallium dans le tableau périodique (période, groupe).
3. Propriétés Chimiques :
   • En se basant sur la configuration électronique, discutez les propriétés chimiques attendues du gallium, notamment sa réactivité, sa capacité à former des ions et le type de liaisons chimiques qu’il peut former.
4. Comparaison avec un Élément Voisin :
   • Comparez la structure électronique du gallium avec celle de l’aluminium (Al, numéro atomique 13).
   • Comment ces différences influencent-elles leurs propriétés chimiques respectives ?

Indications :

• Pensez à utiliser le principe d’Aufbau, la règle de Klechkowski, et la règle de Hund pour déterminer la configuration électronique.
• Pour la comparaison avec l’aluminium, concentrez-vous sur les électrons de valence et la taille relative des atomes.

Correction : structure électronique et propriétés d’un atome

1. Structure Électronique en Couches :

a) Configuration Électronique du Gallium :

• Le numéro atomique du gallium (Ga) est 31. Selon le principe d’Aufbau, la règle de Klechkowski, et la règle de Hund, la configuration électronique s’écrit comme suit :

Ga: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 3d¹⁰ 4s² 4p¹

• Explication :
  • On remplit les sous-couches dans l’ordre croissant de leur énergie.
  • Les sous-couches sont remplies dans l’ordre : 1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p.
  • Chaque sous-couche est remplie jusqu’à atteindre son maximum d’électrons (2 pour s, 6 pour p, 10 pour d).

b) Couche de Valence et Électrons de Valence :

• La couche de valence du gallium est la 4e couche (n = 4).
• Il y a 3 électrons dans la couche de valence (2 dans 4s et 1 dans 4p).

2. Position dans le Tableau Périodique :

• Le gallium est dans la 4e période car sa couche de valence est la 4e couche.
• Il est dans le groupe 13 (anciennement groupe IIIA) car il possède 3 électrons dans sa couche de valence.

3. Propriétés Chimiques :

Réactivité :

Le gallium a une réactivité modérée. Il n’est pas aussi réactif que les métaux alcalins mais peut réagir avec d’autres éléments.

Formation d’Ions :

Le gallium peut perdre ses trois électrons de valence pour former l’ion Ga³⁺.

Type de Liaisons :

Il peut former des liaisons covalentes ou ioniques. Les liaisons covalentes sont plus probables avec des non-métaux, tandis que les liaisons ioniques peuvent se former avec des non-métaux fortement électronégatifs.

4. Comparaison avec un Élément Voisin (Aluminium) :

Configuration Électronique de l’Aluminium :

Al: 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹

• Différences : L’aluminium est plus petit que le gallium car il a moins de couches électroniques (3 contre 4). Cela rend l’aluminium légèrement plus réactif.
• Propriétés Chimiques : Leur chimie est similaire en raison du même nombre d’électrons de valence (3), mais la taille plus petite de l’Al influence sa réactivité et ses liaisons.

Structure électronique et propriétés d’un atome

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