2nde - 2014 Chapitre 16 : Les éléments chimiques Ce chapitre fait appel à des notions du chapitre 2 : « De l’atome à l’élément chimique » → À réviser ! R Rèègglleess ddu u ddu ueett eett ddee ll’’oocctteett T Taaiillllee eett m maassssee dd’’u un n aattoom mee Connaître et appliquer la règle du duet et de l’octet pour rendre compte des charges des ions monoatomiques. Savoir que la masse de l’atome est pratiquement égale à celle de son noyau. Tous les éléments des 3 premières lignes du tableau périodique cherchent à avoir leur couche électronique externe saturée. TTAAAIIILLLLLLEEED D U N A T O M D’’U UN NA AT TO OM MEEE Un atome peut être assimilé à une minuscule sphère, dont l’ordre de grandeur du diamètre est de 10-10 à 10-9 m (la taille des atomes varient selon l’élément considéré). Le noyau d’un atome est 105 (100.000) fois plus petit que l’atome lui-même. M D N U C O N MAAASSSSSSEEED DEEESSSN NU UC CLLLÉÉÉO ON NSSS Les protons et les neutrons ont quasiment la même masse : mnucléon = 1,67·10-27 kg Cela explique la charge de certains ions monoatomiques et le nombre de liaisons que peuvent former ces éléments. Lorsque cette couche externe est la couche K, on dit que les éléments obéissent à la règle du duet. Lorsque cette couche externe est la couche L ou M, on dit que ces éléments obéissent à la règle de l’octet. IIO O N M O N O A T O M Q U U U ON NSSSM MO ON NO OA AT TO OM MIIIQ QU UEEESSSU USSSU UEEELLLSSS M D C T R O N MAAASSSSSSEEED DEEESSSÉÉÉLLLEEEC CT TR RO ON NSSS Les éléments appartenant aux deux premières colonnes du tableau périodique vont perdre les électrons de leur couche externe pour obéir à la règle du duet ou de l’octet. Un électron est environ 2.000 fois plus léger qu’un nucléon. Les éléments appartenant aux colonnes 16 et 17 vont, au contraire, gagner des électrons pour obéir à cette règle. M D U N A T O M MAAASSSSSSEEED D’’U UN NA AT TO OM MEEE La masse d’un atome est essentiellement celle de son noyau. La masse des électrons d’un atome est négligeable. Calculer la masse d’un atome 1. Il faut d’abord savoir combien de nucléons comporte son noyau (protons + neutrons). 2. Il faut ensuite multiplier la masse d’un nucléon (1,67·10-27 kg) par le nombre de nucléons contenus dans le noyau. On néglige la masse des électrons de l’atome. Déterminer la monoatomique charge d’un ion 1. Déterminer sa structure électronique : (K)x(L)y etc. 2. Déterminer combien d’électron(s) il doit perdre ou gagner pour que sa couche externe soit saturée. 3. En déduire sa charge : perte de 1 ou 2 e– → charge + ou 2+ ; gain de 1 ou 2 e– → charge – ou 2–. www.pichegru.net LLee ttaabblleeaau up péérriiooddiiqqu uee ddeess éélléém e n t s ments Localiser, dans la classification périodique, les familles des alcalins, des halogènes et des gaz nobles. Utiliser une classification périodique pour retrouver la charge des ions monoatomiques. M N D V MEEEN ND DEEELLLEEEÏÏÏEEEV V Mendéléïev est le premier chimiste à avoir établi une classification périodique des éléments (1869). Cela lui a permis de prédire l’existence d’éléments non encore découverts à son époque. Petite histoire de Mendeleïev LLAAACCCLLLAAASSSSSSIIIFFFIIICCCAAATTTIIIO O N P R O D Q U A C T U ON NP PÉÉÉR RIIIO OD DIIIQ QU UEEEA AC CT TU UEEELLLLLLEEE Dans la classification actuelle, les éléments sont classés par numéro atomique Z croissant. Les éléments placés dans une même colonne ont le même nombre d’électrons sur leur couche externe, ce qui leur donne des propriétés chimiques voisines. FFAAAM M C H M Q U MIIILLLLLLEEESSSC CH HIIIM MIIIQ QU UEEESSS Les alcalins Première colonne du tableau périodique (sauf H) : Li, Na, K, etc. Métaux extrêmement réactifs à l’état atomique. Un seul électron sur la couche externe. Forment des ions avec une charge +. Les halogènes Avant dernière colonne du tableau : F, Cl, Br, I Un seul électron célibataire sur la couche externe. Forment des ions avec une charge –. Gaz nobles Dernière colonne du tableau périodique : He, Ne, Ar, etc. Aucun électron célibataire. Les atomes de ces éléments ne forment aucune liaison chimique, ni ion. Ils existent à l’état de gaz monoatomique. C Coon nsseerrvvaattiioon n ddeess éélléém meen nttss TP 16 : Conservation de l’élément Cu Pratiquer une démarche expérimentale pour vérifier la conservation des éléments au cours d’une réaction chimique. Objectif : Montrer qu’au cours de différentes transformations impliquant l’élément cuivre (Cu), celui-ci est toujours présent. Démarche : On a fait subir au cuivre plusieurs transformations chimiques. On a commencé avec du cuivre solide, qui est devenu du cuivre ionique, qui finalement est redevenu solide. Résultats : À chaque étape, on a mis en évidence la présence de cuivre. Conclusion : Lors d’une réaction chimique, les éléments se transforment mais ne disparaissent pas.