Chapitre 5

CHAPITRE 5 : L’élément chimique
THEME : l’UNIVERS
Dimitri Ivanovitch Mendeleïev est né le 8 février1834 à Tobolska, en Sibérie.
Il est principalement connu pour son travail sur la classification périodique des éléments.
ACQUIS DU COLLEGE ET DU CHAPITRE 4
EVALUATION DIAGNOSTIQUE (AVANT le chapitre)
Je sais
= +1
Je crois savoir
= +0
Je ne sais pas
= -1
Le symbole du noyau de sodium est 2311Na. Cet atome possède :
□ 11 électrons □ 23 protons □ 12 protons □ 11 protons
L’atome de chlore Cl contient 17 électrons. Sa structure électronique est :
□ (K)2(L)9(M)6
□ (K)3(L)8(M)6 □ (K)2(L)8(M)7
Sur sa couche externe, il y a :
□ 6 électrons □ 7 protons □ 7 électrons □ 8 électrons
/3
OBJECTIFS SECONDE

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
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


Connaître le symbole de quelques éléments.
Savoir que le numéro atomique caractérise l’élément.
Mettre en œuvre un protocole pour identifier des ions : TP C2
Pratiquer une démarche expérimentale pour vérifier la conservation des éléments au cours d’une réaction chimique : TP C1
Dénombrer les électrons de la couche externe.
Connaître et appliquer les règles du « duet » et de l’octet pour rendre compte des charges des ions monoatomiques usuels.
Utiliser la classification périodique pour retrouver la charge des ions monoatomiques.
EVALUATION FORMATIVE (PENDANT le chapitre)
Je sais
= +1
Je crois savoir
= +0
Je ne sais pas
= -1
Un anion provient d’un atome qui a
□ perdu des électrons □ perdu des protons □ gagné des électrons
Deux isotopes du même atome ont même
□ nombre de protons □ nombre d’électrons □ nombre de neutrons
L’ion cuivre et le cuivre d’un même isotope ont même nombre :
□ de protons □ d’électrons □ de nucléons
L’ion cuivre et le cuivre appartiennent au même : □ atome □ ion □ élément
Lors d’une réaction chimique, il y a conservation des :
□ atomes □ ions □ éléments
L’atome de chlore possède 7 électrons sur sa couche externe.
D’après la règle de l’Octet, cet atome peut :
□ perdre 1 électrons □ gagner 1 électrons
Les éléments de la 1ère colonne du tableau périodique peuvent :
□ perdre 1 électrons □ gagner 1 électrons
Ils ont alors 8 électrons sur leur couche externe, c’est la règle :
□ du Duet □ de l’Octet
La structure électronique du soufre (Z = 16) est (K)2(L)8(M)6.
La structure électronique de l’ion sulfure S2- est :
□ (K)2(L)8(M)8 □ (K)2(M)6(L)8 □ (K)8(L)8
La couche déterminant les propriétés chimiques d’un élément est la couche :
□ K □ L □ externe
Tous les ions de structure électronique (K)2(L)8(M)8 appartiennent au même
élément : □ vrai □ faux
L’hydrogène suit la règle du duet pour former un ion monoatomique.
□ vrai □ faux
Les éléments de la dernière colonne appartiennent à la famille des : □
alcalins □ halogènes □ gaz nobles
Tous les éléments appartenant à une même famille forment le même type
d’ions : □ vrai □ faux
Au total, un élément présent dans la 3ème colonne et sur la deuxième ligne
possède : □ 5 électrons □ 13 électrons
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I) L’ELEMENT CHIMIQUE
1.
Définition
Un élément chimique est caractérisé par son numéro atomique Z.
Toutes les entités chimiques (atome, ion) possédant le même numéro atomique appartiennent au même élément
chimique.
Exemple : le métal Cu(s) et l’ion Cu2+(aq) sont deux formes de l’élément cuivre, noté Cu, qui possède Z = 29 protons.
2. Conservation des éléments chimiques
Lors d’une réaction chimique, il y a conservation des éléments chimiques. Voir TP C1
II) DIFFERENTES FORMES D’UN ELEMENT CHIMIQUE
1.
Les ions monoatomiques
Cation : atome qui a perdu au moins un électron de sa couche externe. Chargé positivement. Ex :
Anion : atome qui a gagné au moins un électron dans sa couche externe. Chargé négativement. Ex :
Certains ions peuvent être identifiés avec des tests chimiques : voir TP C2
2. Les isotopes
Deux noyaux appartenant au même élément chimique mais ayant un nombre de neutrons différent.
Ex :
234
92U
235
92U
12
14
1
III)
1.
6C
1H
2
238
92U
6C
1H
3
1H
CLASSIFICATION PERIODIQUE DES ELEMENTS
Le travail de Mendeleîev
Voir TP C2
2. Critères modernes
La classification complète contient 18 colonnes.
En classe de seconde, on travaille avec une classification simplifiée qui contient seulement 8 colonnes
Coller doc3 TP C2
Les 112 éléments chimiques connus sont rangés en ligne par numéro atomique croissant.
Dans une même ligne, les éléments ont les mêmes couches électroniques occupées.
Un changement de ligne s’effectue régulièrement lorsqu‘une nouvelle couche électronique commence à être occupée.
Les lignes sont aussi appelées périodes.
Dans une même colonne, les éléments ont le même nombre d’électrons sur leur couche externe.
Dans une même colonne, les éléments ont des propriétés chimiques semblables.
Les colonnes sont aussi appelées familles.
3. Quelques familles chimiques
a)
Les halogènes
Avant dernière colonne : F, Cl, Br et I
F2, Cl2, Br2 et I2
F-, Cl-, Br- et I-
b)
Les alcalins
Première colonne SAUF hydrogène : Li, Na et K
Li+, Na+ et K+
A l’état solide, les alcalins réagissent tous très violement avec l’eau : voir vidéo
c)
Les gaz nobles
Dernière colonne : He, Ne et Ar
Inertie, stabilité chimique due à leur dernière couche électronique
He :
Ne :
Ar :
IV) UTILISATION DE LA CLASSIFICATION PERIODIQUE DES ELEMENTS
1.
Règle du DUET et règle de l’OCTET
Lors de transformations chimiques, les éléments évoluent pour acquérir la structure électronique du gaz noble le plus
proche d'eux dans le tableau périodique. Ils acquièrent ainsi une plus grande stabilité.
· Règle du duet : les atomes proches de l'hélium évoluent pour acquérir deux électrons externes.
EXCEPTION : l’HYDROGENE
· Règle de l'octet : les autres atomes évoluent pour acquérir huit électrons sur leur couche externe.
Ces évolutions aboutissent à la formation des molécules ou à des ions.
2. Formation des ions monoatomiques
Les éléments d’une même colonne ont le même nombre d’électrons sur leur couche externe,
forment des ions monoatomiques ayant la même charge.
Exemple 1 : éléments de la première colonne : Li, Na, K
Exemple 2 : éléments de l’avant dernière colonne : F, Cl, Br, I
3. Nombre de liaisons d’un atome dans une molécule
Les éléments d’une même colonne forment le même nombre de liaisons dans une molécule.
Exemple 1 : F, Cl
1ère colonne avant les gaz nobles : il leur manque 1 électron sur leur couche externe pour satisfaire la règle de l’octet :
ils vont donc former 1 liaison :
HF
HCl
Exemple 2 : O, S
2ème colonne avant les gaz nobles : il leur manque 2 électrons sur leur couche externe pour satisfaire la règle de
l’octet : ils vont donc former 2 liaisons :
H2O
H2S
Exemple 3 : N, P
3ème colonne avant les gaz nobles : il leur manque 3 électrons sur leur couche externe pour satisfaire la règle de
l’octet : ils vont donc former 3 liaisons :
NH3
PH3
Exemple 4 : C
4ème colonne avant les gaz nobles : il lui manque 4 électrons sur sa couche externe pour satisfaire la règle de l’octet : il
va donc former 4 liaisons :
CH4