Plan de leçon | Plan de leçon Tradisional | Atomes : Répartition des Électrons

Objectifs

Durée: 10 - 15 minutes

Cette étape vise à introduire les élèves à la notion de distribution électronique, en établissant les bases théoriques nécessaires pour qu'ils puissent comprendre et appliquer les règles de répartition des électrons dans différents atomes et ions. Cette étape est cruciale pour préparer les élèves à résoudre des problèmes pratiques et à identifier les exceptions importantes, telles que les répartitions atypiques.

Objectifs Utama:

1. Comprendre la répartition des électrons dans les atomes et les ions.

2. Identifier les règles fondamentales régissant cette répartition, notamment le Principe d'Aufbau, le Principe d'Exclusion de Pauli et la Règle de Hund.

3. Reconnaître les cas de répartition électronique atypiques, en mettant l'accent sur le cuivre.

Introduction

Durée: 10 - 15 minutes

Cette étape vise à introduire les élèves au sujet de la distribution électronique, en établissant les bases théoriques nécessaires pour qu'ils comprennent et appliquent les règles de répartition des électrons dans différents atomes et ions. Cette étape est incontournable pour préparer les élèves à résoudre des problèmes pratiques et à repérer les exceptions importantes, telles que les répartitions atypiques.

Le saviez-vous ?

Saviez-vous que la répartition électronique des éléments est essentielle pour la technologie des lasers ? Les lasers fonctionnent grâce à l'excitation et à la relaxation des électrons dans les atomes et les ions, des phénomènes qui dépendent directement de la configuration électronique. De plus, la répartition électronique explique pourquoi certains métaux, comme le cuivre, sont d'excellents conducteurs d'électricité, facilitant la transmission de l'énergie électrique dans nos foyers.

Contextualisation

Pour amorcer la leçon sur la distribution électronique, il est essentiel de donner aux élèves un aperçu de la structure atomique. Expliquez qu'un atome est constitué d'un noyau qui contient des protons et des neutrons, tandis que des électrons gravitent autour de ce noyau dans des niveaux d'énergie ou des couches spécifiques. Insistez sur le fait que la répartition des électrons dans ces couches est fondamentale pour déterminer les propriétés chimiques et physiques des éléments. Utilisez l'exemple de l'atome d'oxygène, crucial pour notre respiration et présent dans différentes réactions chimiques du quotidien, pour rendre le concept plus concret.

Concepts

Durée: 60 - 70 minutes

Cette étape vise à fournir une compréhension détaillée et pratique des règles de répartition électronique. En expliquant et en illustrant les principes d'Aufbau, d'Exclusion de Pauli et de Hund, ainsi qu'en abordant les répartitions atypiques, les élèves seront en mesure d'appliquer ces concepts à la résolution de problèmes. Les questions posées visent à consolider les connaissances acquises, permettant aux élèves de s'exercer et de vérifier leur compréhension du contenu.

Sujets pertinents

1. Principe d'Aufbau : Expliquez que les électrons occupent d'abord les orbitales de plus basse énergie. Utilisez l'ordre de remplissage des orbitales (1s, 2s, 2p, 3s, 3p, 4s, 3d, 4p, 5s, etc.) pour illustrer ce principe. Soulignez l'importance de respecter cet ordre pour obtenir une répartition électronique correcte.

2. Principe d'Exclusion de Pauli : Précisez que chaque orbitale peut abriter au maximum deux électrons, qui doivent avoir des spins opposés. Utilisez des schémas d'orbitales pour visualiser cette règle et expliquez son importance dans l'agencement des électrons.

3. Règle de Hund : Expliquez que lors du remplissage des orbitales de même énergie (comme les orbitales p, d et f), les électrons doivent être répartis de manière à maximiser le nombre de spins parallèles. Utilisez des exemples concrets pour renforcer la compréhension de cette règle.

4. Distributions anormales : Traitez des exceptions aux règles générales de répartition électronique, en vous concentrant sur le cuivre (Cu) et le chrome (Cr). Expliquez que ces exceptions se produisent en raison de configurations plus stables que les atomes peuvent adopter, comme la configuration [Ar] 4s¹ 3d¹⁰ pour le cuivre, plutôt que [Ar] 4s² 3d⁹.

Pour renforcer l'apprentissage

1. Effectuez la répartition électronique pour l'atome de fer (Fe).

2. Expliquez pourquoi la répartition électronique du cuivre (Cu) est considérée comme une exception aux règles générales de répartition.

3. Réalisez la répartition électronique pour l'ion chlorure (Cl-).

Retour

Durée: 15 - 20 minutes

Cette étape vise à revoir et discuter les réponses aux questions proposées, en s'assurant que les élèves ont bien compris le contenu. Elle permet à l'enseignant de clarifier les doutes, de renforcer les concepts clés et de favoriser une réflexion plus approfondie sur le sujet. En engageant les élèves dans des discussions, la pensée critique et l'application concrète des connaissances acquises sont encouragées.

Diskusi Concepts

1. Répartition électronique de l'atome de fer (Fe) : Le numéro atomique du fer est 26, ce qui signifie qu'il possède 26 électrons. La répartition électronique suit l'ordre de remplissage des orbitales : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d⁶. Expliquez que le remplissage suit le Principe d'Aufbau, plaçant les électrons d'abord dans les orbitales de plus basse énergie. 2. Répartition électronique du cuivre (Cu) : Le cuivre a un numéro atomique de 29. La répartition électronique attendue serait [Ar] 4s² 3d⁹, mais la configuration réelle est [Ar] 4s¹ 3d¹⁰. Cela se produit parce que la configuration 4s¹ 3d¹⁰ est plus stable grâce à l'énergie de stabilisation supplémentaire qu'un sous-niveau d complet procure. Insistez sur le fait qu'il s'agit d'une exception à la règle d'Aufbau. 3. Répartition électronique de l'ion chlorure (Cl⁻) : Le chlore a un numéro atomique de 17, et en tant qu'ion chlorure (Cl⁻), il gagne un électron supplémentaire, totalisant 18 électrons. La répartition électronique est : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶. Expliquez que l'ion chlorure a la même répartition électronique que le gaz noble argon (Ar), ce qui lui confère une plus grande stabilité.

Engager les étudiants

1. Quelle est l'importance des répartitions électroniques dans la chimie des éléments ? 2. Comment les répartitions électroniques influencent-elles les propriétés physiques des éléments ? 3. Pourquoi certains atomes présentent-ils des répartitions électroniques atypiques ? 4. Comment la répartition électronique du cuivre influence-t-elle ses propriétés de conducteur ? 5. Quelle serait la répartition électronique d'un ion ferreux (Fe²⁺) et comment cela diffère-t-il de l'atome de fer neutre ?

Conclusion

Durée: 10 - 15 minutes

Cette étape vise à résumer et à renforcer les points clés traités durant la leçon, en s'assurant que les élèves retiennent et comprennent les concepts essentiels. De plus, elle offre une occasion de relier la théorie à des applications pratiques et de montrer la pertinence du contenu dans le monde actuel, consolidant ainsi l'apprentissage.

Résumé

['Comprendre la répartition électronique des électrons dans les atomes et les ions.', "Identifier les règles de base : Principe d'Aufbau, Principe d'Exclusion de Pauli, et Règle de Hund.", 'Reconnaître les répartitions électroniques atypiques, comme celle du cuivre (Cu).', 'Démontrer la répartition électronique pour des atomes et ions spécifiques.', "Discuter de l'importance des répartitions électroniques en chimie et de leurs effets sur les propriétés des éléments."]

Connexion

La leçon a créé un lien entre la théorie et la pratique en expliquant minutieusement les règles de répartition électronique et en les illustrant par des exemples spécifiques d'atomes et d'ions. De plus, des cas de répartitions atypiques ont été présentés, soulignant des exceptions importantes en chimie, comme celle du cuivre, permettant aux élèves de voir comment ces concepts s'appliquent à des situations concrètes.

Pertinence du thème

Le sujet abordé est d'une grande importance dans notre quotidien, car la répartition électronique des éléments explique les propriétés chimiques et physiques des matériaux qui nous entourent. Par exemple, la technologie des lasers et la conductivité électrique des métaux sont directement influencées par la configuration électronique des atomes, illustrant ainsi la pertinence pratique de cette connaissance.