Chap6 COURS ELEMENT
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Physique 2nde Baudot – 2005/2006 Chapitre 6 : L’élément chimique I. Première approche de la notion d’élément chimique 1) Approche expérimentale de la notion d’élément chimique TP : L’élément cuivre. Voir aussi « Travaux Pratiques » pp.64-65 L’élément chimique cuivre représente ce qui est commun au métal cuivre et à tous ses composés rencontrés en TP : Cu 2+, Cu(OH)2, CuO. Le point commun entre tous ces composés est qu’il contiennent des noyaux de cuivre contenant tous 29 protons. Au cours des différentes réactions les noyaux des atomes n’ont pas été modifiés et l’élément cuivre s’est conservé. L’élément cuivre est donc caractérisé par le numéro atomique Z = 29. 2) L’atome sous différentes formes Le métal cuivre est constitué d’un assemblage d’atomes de cuivre Cu. Une solution de sulfate de cuivre contient des ions cuivre (II) Cu2+ Un précipité d’hydroxyde de cuivre a pour formule Cu(OH)2 L’oxyde de cuivre (II) a pour formule CuO On voit que le terme « cuivre » est associé à différentes espèces chimiques : - soit à l’atome - soit à des ions - soit à des molécules qui contiennent des atomes de cuivre II. Ions monoatomique et isotopes 1) Ions monoatomiques et éléments chimiques Un atome est électriquement neutre et il comporte autant d’électrons que de protons dans son noyau. Un atome peut perdre ou gagner des électrons pour se transformer en ion monoatomique. Un ion n’est pas neutre, il porte une charge électrique (positive ou négative). Un atome qui perd un ou des électron(s) va donner un ion qui aura une charge positive : on dit que c’est un cation. Un atome qui gagne un ou des électron(s) va donner un ion qui aura une charge négative : on dit que c’est un anion. La transformation d’un atome en ion monoatomique ne concerne que le cortège électronique et ne modifie pas le noyau. Un ion monoatomique et l’atome dont il provient ont donc un noyau semblable et ont donc le même nombre de protons (même Z). Un ion monoatomique et l’atome dont il provient appartiennent au même élément chimique. Un ion est noté par le symbole de l’élément chimique avec sa charge électrique notée en exposant. Ex Cu2+, Cl-, Fe3+. Activité documentaire p.66 3) Définition de la notion d’élément chimique Un atome est caractérisé par la composition de son noyau à travers deux nombres : A : le nombre de masse qui est le nombre de nucléons dans le noyau et Z : le numéro atomique (ou nombre de charge) qui est le nombre de protons dans le noyau. Un élément chimique est caractérisé par un même numéro atomique (ou nombre de charge). Tous les atomes ou les ions qui possèdent un même nombre de protons dans leur noyau appartiennent aux même élément chimique. A un élément chimique correspond un symbole comme Cu pour le cuivre Il existe une centaine d’éléments chimiques Exercice n°11 p.72 2) Isotopes et éléments chimiques Il se peut que deux atomes possèdent dans leur noyau le même nombre de protons mais pas le même nombre de neutrons. Dans ce cas ils ont le même Z (nombre de charge ou numéro atomique) mais pas le même A (nombre de masse). Des noyaux qui possèdent le même nombre de charge (Z) mais des nombres de masse (A) différents sont dits isotopes. Des noyaux isotopes n’ont pas le même nombre de neutrons mais ils possèdent le même nombre de protons. Ils appartiennent donc au même élément chimique. Physique 2nde Baudot – 2005/2006 « Le coin des curieux » p.74 Activité documentaire p.67 Exercice n°11 p.72 Exercice n°17 p.73 III. Conservation des éléments chimiques En TP, nous avons vu que l’on peut faire réagir du métal cuire et de l’acide nitrique pour obtenir des ions Cu2+. Dans cette réaction, le réactif Cu et le produit Cu2+ appartiennent au même élément chimique. Une réaction chimique ne modifie jamais le noyau atomique Lorsque l’on effectue des réactions chimiques on ne peut jamais transformer un élément en un autre. On dit qu’il y a conservation des éléments chimiques au cours des réactions chimiques. Exercice n°8 p.71 IV. Abondance naturelle des éléments chimiques Dans l’univers, 93 % des atomes sont des atomes d’hydrogène et 7% sont des atomes d’hélium. Les autres atomes ne sont présents qu’à l’état de traces. Sur Terre la composition es très différente de celle des étoiles : composition du globe terrestre : Composition chimique élément pourcentage O 50 % Mg Fe Composition massique éléments pourcentage masse Fe 35 % A = 56 16 % O 30 % A = 16 14 % Si 15 % A = 28 Si 14 % Mg 13 % A = 24 S 4% Ni 2% A = 59 Al 1,5 % S 2% A = 32 autres 0,5 % autres 3% A l’état naturel chaque élément est représenté par différents isotopes. Souvent un seul isotope est stable et majoritaire les autres sont radioactifs. Le nombre de masse d’un élément est une moyenne entre les nombres de masse des ces isotopes, c’est pourquoi c’est souvent une valeur décimale.
