Réactions chimiques

Unité 1- Matière
Chapitre 1 : Matière et transformations
La matière : est tout ce qui possède une masse et occupe un
espace.
1.1 Produits chimiques et sécurité
SIMDUT : Système d’Information sur les Matières
Dangereuses Utilisées au Travail.
Symboles : p.14 tableau 2.
Mesures de sécurité :
http://pages.usherbrooke.ca/lab_biologie/intro.htm
1.2 Propriétés de la matière
Propriétés physiques: sont les caractères ou les
descriptions d’une substance qui permet de la définir. Une
propriété physique peut être observée avec les sens.
Exemple:
-Couleur : blanc, rouge
-Texture : rude, lisse
-Odeur : forte, sucré
-Lustre : lustré, mat
-Clarté : claire, opaque
-Goût : sur, amère
Une propriété physique peut aussi venir d’une série
de tests ou de mesure:
-État de la matière: solide, liquide, gaz
-Dureté: propriété d’un solide qui ne se laisse pas
entamer ou égratigner.
-Malléabilité: possibilité de marteler ou plier, peut
prendre différentes formes.
-Ductilité: capacité à être étiré en longs fils minces.
-Points de fusion et d’ébullition: changement d’états.
-Cristaux: Structure composée de cubes ou de blocs
de configuration régulière.
-Solubilité: la propriété qu’a une substance de se
dissoudre dans un solvant comme l’eau.
-Viscosité: désigne la capacité d’écoulement d’un
liquide.
-Masse volumique: quantité de masse par unité de
volume D=M/V
Propriétés chimiques: représente le comportement d’une
substance qui entre en contact avec une autre substance.
Le résultat peut être une nouvelle substance.
Exemple :
- Combustibilité: propriété qui définit la réaction d’une
substance à l’oxygène et la production subséquente de
dioxyde de carbone, d’eau et d’énergie.
-Réaction avec un acide
Utilisation des propriétés de la matière
On se sert des propriétés physiques et chimiques de la
matière pour déterminer leur usage et pour les identifier.
La matière est divisée en deux groupes: les métaux et les
non-métaux. Les métaux en raison de leurs propriétés
particulières sont employés d’une multitude de façons. Les
métaux peuvent être combinés pour former des alliages.
(ex: p19)
1.7 Transformations physiques et réactions chimiques
Transformations physiques: une transformation pendant
laquelle la matière reste inchangée, même si son état ou sa
forme est modifiée.
Ex. Transformation de l’état. Si on change une substance
d’un solide à un liquide, les particules ne changent pas.
Ex. La dissolution. Si nous dissolvons du sucre dans l’eau,
les particules de sucre se dispersent mais demeurent des
particules de sucre.
Note: la plupart des transformations physiques sont
facilement réversibles.
Réactions chimiques: une transformation pendant
laquelle la substance d’origine est convertie en une ou
plusieurs autres substances de nature différente, dont les
propriétés sont différentes
Les indices d’une réaction chimique:
-Apparition d’une nouvelle couleur
-Dégagement de chaleur ou de lumière
-Formation de bulles de gaz
-Production d’une substance solide (un précipité) dans un
liquide.
-Irréversibilité d’un changement. (difficile à changer à
nouveau)
Note: Tu dois tenir compte de plusieurs indices pour
t’assurer du genre de transformation qui a eu lieu. Donc
une combinaison des indices ci-hauts indiquerait une
transformation chimique.
Chapitre 2 : Éléments et composés
2.1 Modèles de la matière et théorie atomique
Il y a plus de 2000 ans, en Grèce, un philosophe nommé
Démocrite émet l’hypothèse: la matière est constituée
de minuscules particules, trop petites pour être vue.
Cette suggestion est la base de notre THEORIE
ATOMIQUE:
1. Toute la matière est constituée de particules
minuscules.
2. Toutes les particules d’une même substance sont
identiques. D’autres particules constitueront d’autres
substances.
3. Les particules sont toujours en mouvement. Plus
elles ont d’énergie, plus elles sont rapides.
4. Il ya des forces d’attraction entre les particules.
Cette force est plus grande quand les particules
sont plus rapprochées.
Note : On nomme ces particules des “atomes” du mot
grec “atomos” qui veut dire “ne peut pas être
divisé”. L’atome est la composante de base de la
matière. On retrouve en nature environ 90 sortes
d’atomes différents.
Classifier la matière
La matière peut être classifiée comme un mélange ou une
substance pure.
Substance pure: substance qui comporte une seule sorte
de particule. On parle soit d’éléments ou de composés.
- Éléments: sont des substances pures qui ne
peuvent pas être décomposés en substances plus simples.
(Les éléments du tableau périodique)
Ex.: un morceau d’aluminium ne contient que des particules
d’aluminium
- Composés:
sont des substances pures qui contiennent
au moins deux éléments différents dans une proportion
donnée. Ils sont formés lorsque des éléments, par
réactions chimiques, se combinent entre eux. On ne peut
pas les séparer physiquement.
Ex.: l’eau est formée de deux parties hydrogène et d’une
partie oxygène. H2O. L’eau est formée de particules
d’eau.
Mélange: comporte au moins deux substances pures
différentes donc deux types différents de particules. Un
mélange peut être séparé par un moyen physique. Un
mélange est soit une solution ou un mélange hétérogène.
- Solution: on parle d’une solution si les particules
se mélangent bien ensemble et que nous voyons
seulement une phase.
Ex.: Kool-aid (solution de sucre et d’eau)
- Mélange hétérogène: on parle d’un mélange
hétérogène si les particules ne se mélangent pas bien
ensemble et que l’on voit plus d’une phase.
Ex.: - Du sable dans l’eau, une salade
2.7 Symboles et formules chimiques
Symbole chimique: est une abréviation du nom de
l’élément adopté à travers le monde. Quand un symbole
comprend une seule lettre, cette lettre est toujours une
majuscule. S’il comprend deux lettres, la première
seulement est une majuscule.
Ex.:
Nom
Hydrogène
Sodium
Symbole chimique
H
Na
Formule chimique : est une combinaison de symboles
représentant un composé. La formule chimique indique
quels éléments sont présents dans le composé, et dans
quelle proportion.
Note: s’il y a plus d’un atome de cet élément, le
symbole est suivi d’un chiffre écrit un peu plus bas, un
indice. Les indices de 1 ne sont pas indiqués.
Ex.: H2O indique 2 atomes d’hydrogène et 1 atome
d’oxygène. (note: le 2 est un indice)
Ex.: NaHCO3 indique 1 atome de sodium, 1 atome
d’hydrogène, 1 atome de carbone et 3 atomes
d’oxygène. (note: le 3 est un indice)
Ex.: Mg3(PO4)2 indique 3 atomes de magnésium, 2
atomes de phosphore, 8 atomes d’oxygène.
2.10 Noms et formules des composés
Lorsque les éléments réagissent ensemble pour former
des composés, les composés formés font parties de
différentes catégories. Cette année, nous verrons une
catégorie, soit les composés ioniques binaires.
Composés ioniques binaires : un composé ionique
binaire comprend deux éléments, soit un métal et un
non-métal.
Former un composé
Pour former un composé, il faut déterminer combien
d’atomes de chaque éléments est nécessaire pour
former ce composé. Il faut alors regarder leur valence.
La valence d’un atome est égale au nombre de liaisons
que cet atome peut avoir.
Ex. : Sodium – valence = 1
Chlore – valence = 1
Donc le composé est NaCl
Ex. : Aluminium – valence = 3
Chlore – valence = 1
Donc le composé est AlCl3
Nommer un composé
Pour nommer un composé ionique, on nomme le nonmétal premier en lui ajoutant la terminaison – ure, suivit
du nom du métal. (exception avec oxygène, le nom
devient – oxyde et avec l’azote, le nom devient nitrure)
Ex. : NaCl = Chlorure de sodium
AlCl3 = Chlorure d’aluminium
CaO = Oxyde de calcium
* Non-métaux – terminaison
N – Nitrure
S - Sulfure
O – Oxyde
Cl - Chlorure
F – Fluorure
Br - Bromure
P – Phosphure
I - Iodure
Note : Certains métaux (les métaux de transitions) ont
plus d’une valence. Lorsqu’on nomme les composés de
ces métaux, leur valence est exprimée par un chiffre
romain suivant le nom du métal.
Ex. :
Fer (ayant une valence de 2) et oxygène (valence = 2)
FeO = Oxyde de fer (II)
Ou
Fer (ayant une valence de 3 ) et oxygène (valence = 2)
Fe2O3 = Oxyde de fer (III)
Chiffres romains:
1=I
2=II 3=III
4=IV 5=V
Chapitre 3 Modèles atomiques
3.2 Histoire
Empédocle
• 450 ans avant J.-C.
• Suggestion - la
matière est faite de
quatre éléments: l’air,
le feu, la terre et l’eau
Démocrite
• 400 ans avant J.-C.
• Suggère que la
matière est faite de
petites particules
indivisibles
Aristote
• 350 ans avant J.-C.
• Il supporte la
suggestion
d’Empédocle.
• Cette suggestion sera
la croyance pour
environ 2000 ans
Alchimistes
• De 500 à 1600 ans
après J.-C.
• Groupe d’individus
qui essayent de
convertir des métaux
comme le plomb et le
fer en or.
• Non pas de succès,
mais nous laissent
avec beaucoup de
matériaux de
laboratoire.
John Dalton
• 1808
• Atomes indivisibles
• Analogie- boules de
billard.
H. Nagaoka
• 1904
• Sphère à charge
positive ceinturée
d’électrons.
• Analogie- La planète
Saturne.
J.J. (Joseph John) Thompson
• 1897+
• Sphère dotée d’une
charge positive et
contenant des
électrons.
• Charge nette est
zéro.
• Analogie- pain aux
raisins (biscuit aux
brisures de chocolat.
Ernest Rutherford
• 1911(1914)
• Minuscule noyau de
charge positive
entouré d’électrons.
• Analogie – ruche
d’abeilles
Neils Bohr
• 1921
• Nombre d’électrons
gravitant sur des
orbites d’énergie
quantifiée.
• Explique la loi
périodique.
• Analogie – les
planètes en orbite
autour du Soleil
3.3 Particules subatomiques
Protons : sont des particules qui ont une charge positive
et une masse relative de 1. Ils sont situés dans le noyau
(le centre) de l’atome.
Électrons : sont des particules qui ont une charge
négative et une masse relative de 1/2000. Ils sont
situés dans l’espace autour du noyau de l’atome.
Neutrons : sont des particules neutres qui ont une
masse relative de 1. Ils sont situés dans le noyau (le
centre) de l’atome.
Nombre de particules subatomiques
Numéro atomique : correspond au nombre de protons
d’un atome. (Puisqu’un atome est neutre, cela
correspond aussi au nombre d’électrons.)
Masse atomique (Nombre de masse) : représente le
nombre total de protons et de neutrons d’un atome.
+
Ex. : Pour l’atome de chlore, son numéro atomique est
17 et sa masse atomique est 35.
Donc, il y a 17 protons, 17 électrons et (35-17=18) 18
neutrons.
Notation atomique : est un système universellement
reconnu qui facilite la transmission de renseignements
sur un atome. La notation inclus la masse atomique, le
numéro atomique et le symbole chimique de l’atome.
35 ---------------------- Masse atomique
Cl
------------ Symbole chimique
17 ----------------------
Numéro atomique
Disposition des électrons
D’après Neils Bohr, les électrons sont présents dans
des niveaux d’énergie (orbites). Chaque niveau
d’énergie ne dispose que d’un espace limité pour les
électrons.
Niveau d’énergie
# d’électrons
maximum
1
2
2
8
3
8
4
18
5
18
6
32
7
32
3.4 Modèle de Bohr-Rutherford
Le modèle Bohr-Rutherford est une représentation
schématique du nombre et de la position des trois
particules subatomiques.
Ex. : 7
Li
3
Les ions
Un atome ayant une charge électrique est un ion. Un
ion est formé lorsque l’atome donne ou reçoit un/des
électron(s). Il y a alors un débalancement au niveau
des charges dans l’atome, car le nombre d’électrons
n’est plus égale au nombre de protons.
Le nombre d’électrons qu’un atome va donner ou
recevoir dépend généralement sur le nombre
d’électrons présent dans le dernier niveau d’énergie.
Plusieurs atomes veulent donner ou recevoir des
électrons pour avoir 2 ou 8 électrons dans leur dernier
niveau d’énergie (un nombre maximum pour le niveau
d’énergie) comme le gaz rare le plus près.
Exemple: Le lithium va vouloir donner un électron, donc
va former un ion positif (+1)
7
Li
Li+1
3
(même que hélium)
Exemple: Le fluor va vouloir recevoir un électron, donc va
former un ion négatif (-1)
19
F
9
F-1 (même que néon)
http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=55
3.6 Isotopes et radio-isotopes
Isotope: est l’une ou l’autre forme d’un élément, chacun
ayant le même nombre de protons mais un nombre
différent de neutrons.
Ex.: Chlore-35
35
Cl
= 17 protons et 18 neutrons
17
Chlore-37
37
Cl
17
= 17 protons et 20 neutrons
Les isotopes d’un même élément partagent les mêmes
propriétés physiques et chimiques; leur réactions sont
similaires. Certains isotopes sont instables ou radioactifs.
Leur noyau tend à se désintégrer en relâchant des
particules d’énergie très élevée. On les nommes radioisotopes. Cette énergie peut être dangereuse ou
bienfaisante.
Ex.: Dangereuse: peut causer des mutations dans l’ADN
(changement dans la génétique qui peut causer des
cancer)
Bienfaisante: diagnostic en médecine, datation en
archéologie, détecteur de fumée.
Chapitre 4 - Tableau périodique de éléments
4.1, 4.3 et 4.4
• Dmitri Mendeleïev, scientifique
russe, organisa les 64
éléments connus au milieu des
années 1800. Il les organisa
en les disposant en ordre
croissant d’après leur masse
atomique. Parfois, un élément
appartenait à un groupe si on
se basait sur sa masse
atomique, et à un autre groupe
si on se basait sur ses
propriétés. Quand cela se
produisait, Mendeleïev
choisissait d’ignorer la masse
et le classait d’après ses
propriétés.
Lorsqu’on fit la découverte des particules subatomiques,
on réalisa que le nombre de protons (soit le numéro
atomique) était ce qui identifiait un élément. Le numéro
de protons, avec ses électrons, donnaient les propriétés
de l’élément.
Le tableau périodique moderne organise les éléments
par numéro atomique.
Loi moderne de périodicité: Si l’on range les éléments
par numéro atomique, on retrouve périodiquement des
propriétés chimiques semblables.
Le tableau périodique regroupe les éléments selon leur
propriétés. Du côté gauche et au centre on retrouve les
métaux et du côté droite, on retrouve les non-métaux.
Groupe chimique d’élément ou famille: l’ensemble des éléments
se trouvant dans une même colonne.
-Il y a 18 groupes ou familles dans le tableau périodique.
-Les éléments d’un groupe ou famille ont des propriétés
chimiques et physiques semblables.
Groupe 1: métaux alcalins – extrêmement réactifs et cherchent à
donner un électron (ion +1)
Groupe 2: alcalino-terreux – cherchent à donner deux électrons
(ion +2)
Groupe 17: halogènes - non-métaux les plus réactifs et
cherchent à recevoir un électron (ion -1)
Groupe 18: gaz rares – gaz inertes avec absence de réactivité,
ne formant presque jamais de composés avec d’autres
éléments.
Note: les métalloïdes sont des éléments ayant des propriétés de
métaux et de non-métaux. Ils ne sont pas un groupe chimique
en soi.
Période: les éléments groupés en rangées horizontales dans un
tableau périodique.
-Il y a 7 périodes dans le tableau périodique.
-Chaque période est égale à un niveau d’énergie pour les électrons.