Chap6 COURS ELEMENT

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
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
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
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
Activité documentaire p.67
Exercice n°11 p.72
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
Composition massique
élément
pourcentage
éléments
pourcentage
masse
O
50 %
Fe
35 %
A = 56
Mg
16 %
O
30 %
A = 16
Fe
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.
« Le coin des curieux » p.74
Exercice n°17 p.73