Synthèse – Les Ions

1. Qu'est-ce qu'un ion ?

Ion : atome ou groupe d'atomes ayant perdu ou gagné un ou plusieurs électrons, ce qui lui confère une charge électrique non nulle.

👉 Un atome est électriquement neutre. S'il perd ou gagne des électrons, il devient un ion chargé.

La charge d'un ion est liée au déséquilibre entre le nombre de protons (charge +) et le nombre d'électrons (charge −) :

Plus de protons que d'électrons → ion chargé positivement
Plus d'électrons que de protons → ion chargé négativement

2. Cations et anions

CATION

Charge positive
( + )

L'atome a perdu des électrons

Nb protons > Nb électrons

ANION

Charge négative
( − )

L'atome a gagné des électrons

Nb protons < Nb électrons

Charge de l'ion = Z − nb d'électrons

Si un atome de numéro atomique Z possède n électrons :

Charge = Z − n
Si Z − n > 0 → cation (charge positive)
Si Z − n < 0 → anion (charge négative)
Si Z − n = 0 → atome neutre

3. Notation symbolique des ions

Un ion s'écrit en ajoutant la charge en exposant après le symbole de l'élément :

Xⁿ⁺

ou

Xⁿ⁻

Règles d'écriture :

Si la charge vaut 1+ ou 1−, on n'écrit pas le chiffre 1 : on note Na⁺ et non Na¹⁺
Le chiffre indique le nombre d'électrons perdus (cation) ou gagnés (anion)
Le signe + ou − est toujours noté après le chiffre

📌 Exemples de notation :

Na⁺ : ion sodium, charge +1 (1 électron perdu)
Mg²⁺ : ion magnésium, charge +2 (2 électrons perdus)
Al³⁺ : ion aluminium, charge +3 (3 électrons perdus)
Cl⁻ : ion chlorure, charge −1 (1 électron gagné)
O²⁻ : ion oxyde, charge −2 (2 électrons gagnés)

4. Pourquoi les atomes forment-ils des ions ?

Les atomes forment des ions pour atteindre la configuration électronique d'un gaz noble, qui est très stable.

Règle de l'octet : les atomes tendent à acquérir 8 électrons sur leur couche de valence pour atteindre la configuration d'un gaz noble.

Règle du duet : pour les éléments de la 1ère période (H, He), la couche de valence est saturée avec 2 électrons.

Atome avec couche de valence incomplète

→

Perd ou gagne des e⁻

→

Configuration gaz noble

Formation d'un cation (perte d'électrons)

Les atomes qui ont peu d'électrons de valence (groupes 1, 2, 13) ont tendance à les perdre pour atteindre la configuration du gaz noble précédent.

Atome neutre

Na

Z = 11
11 p⁺ / 11 e⁻
config. 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹

→ −1e⁻ →

Cation

Na⁺

11 p⁺ / 10 e⁻
config. 1s² 2s² 2p⁶
= config. du Ne ✓

Formation d'un anion (gain d'électrons)

Les atomes qui ont beaucoup d'électrons de valence (groupes 16, 17) ont tendance à en gagner pour atteindre la configuration du gaz noble suivant.

Atome neutre

Cl

Z = 17
17 p⁺ / 17 e⁻
config. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵

→ +1e⁻ →

Anion

Cl⁻

17 p⁺ / 18 e⁻
config. 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶
= config. du Ar ✓

5. Configuration électronique des ions

La configuration électronique d'un ion s'obtient en ajoutant ou en retirant les électrons perdus ou gagnés à la configuration de l'atome neutre.

✓ Méthode :

Écrire la configuration de l'atome neutre (Z électrons)
Cation : retirer les électrons de la couche de valence (de dehors vers dedans)
Anion : ajouter les électrons sur la couche de valence
Vérifier que la configuration obtenue correspond à un gaz noble

Sodium Na (Z=11) → Na⁺

Atome : 1s² 2s² 2p⁶ 3s¹ (11 e⁻)
Perd 1 e⁻ de la couche 3s
Ion Na⁺ : 1s² 2s² 2p⁶ (10 e⁻) → config. du Ne ✓

Magnésium Mg (Z=12) → Mg²⁺

Atome : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² (12 e⁻)
Perd 2 e⁻ de la couche 3s
Ion Mg²⁺ : 1s² 2s² 2p⁶ (10 e⁻) → config. du Ne ✓

Aluminium Al (Z=13) → Al³⁺

Atome : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p¹ (13 e⁻)
Perd 3 e⁻ (3p¹ puis 3s²)
Ion Al³⁺ : 1s² 2s² 2p⁶ (10 e⁻) → config. du Ne ✓

Oxygène O (Z=8) → O²⁻

Atome : 1s² 2s² 2p⁴ (8 e⁻)
Gagne 2 e⁻ sur la sous-couche 2p
Ion O²⁻ : 1s² 2s² 2p⁶ (10 e⁻) → config. du Ne ✓

Chlore Cl (Z=17) → Cl⁻

Atome : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵ (17 e⁻)
Gagne 1 e⁻ sur la sous-couche 3p
Ion Cl⁻ : 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ (18 e⁻) → config. du Ar ✓

7. Ions monoatomiques courants à connaître

Atome (Z)	Ion formé	Charge	e⁻ perdus/gagnés	Config. gaz noble
H (Z=1)	H⁺ (proton)	+1	−1 e⁻	— (noyau seul)
Li (Z=3)	Li⁺	+1	−1 e⁻	config. de He
Na (Z=11)	Na⁺	+1	−1 e⁻	config. de Ne
Mg (Z=12)	Mg²⁺	+2	−2 e⁻	config. de Ne
Al (Z=13)	Al³⁺	+3	−3 e⁻	config. de Ne
Ca (Z=20)	Ca²⁺	+2	−2 e⁻	config. de Ar
O (Z=8)	O²⁻	−2	+2 e⁻	config. de Ne
S (Z=16)	S²⁻	−2	+2 e⁻	config. de Ar
F (Z=9)	F⁻	−1	+1 e⁻	config. de Ne
Cl (Z=17)	Cl⁻	−1	+1 e⁻	config. de Ar

8. Erreurs fréquentes

❌ Confondre cation (charge +) et anion (charge −)
❌ Croire que l'ion a un Z différent de l'atome → Z ne change jamais, seul le nombre d'électrons change
❌ Oublier que si la charge vaut 1, on n'écrit pas le chiffre (Na⁺ et non Na¹⁺)
❌ Confondre le nombre d'électrons perdus/gagnés avec la valeur de Z
❌ Ne pas vérifier que la configuration de l'ion correspond bien à un gaz noble
❌ Pour un cation, enlever les électrons dans le mauvais ordre → toujours enlever d'abord ceux de la couche de valence (la plus externe)

9. À retenir

Les Ions

• Ion = atome ayant perdu ou gagné des électrons

• Cation (+) : perte d'e⁻ → nb protons > nb électrons

• Anion (−) : gain d'e⁻ → nb protons < nb électrons

• Charge = Z − nb d'électrons

• Z ne change pas lors de la formation d'un ion

• Les ions se forment pour atteindre la config. d'un gaz noble

• Règle de l'octet : 8 e⁻ de valence (règle du duet pour H : 2 e⁻)

• Notation : Xⁿ⁺ ou Xⁿ⁻ (sans le 1 si charge = 1)

📊 Tableau récapitulatif

Notion	Définition	Exemple
Ion	Atome ayant perdu ou gagné des e⁻	Na⁺, Cl⁻
Cation	Ion de charge positive (perte e⁻)	Na⁺, Mg²⁺, Al³⁺
Anion	Ion de charge négative (gain e⁻)	Cl⁻, O²⁻, F⁻
Charge	Z − nb d'électrons	Na : 11 − 10 = +1
Règle de l'octet	8 e⁻ de valence = stable	Ne, Ar, Kr…
Règle du duet	2 e⁻ de valence = stable (n=1)	He, H⁺

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