Chapitre 2 :

CHAPITRE 2
L’ELEMENT CHIMIQUE
COURS : L’élément chimique
I.
II.
III.
IV.
Les isotopes
Les ions
L’élément chimique
Règles de stabilité des éléments
TP 1 : Tests de reconnaissance de quelques ions
TP 2 : Mise en évidence de l’élément cuivre (ou fer ?)
L’ELEMENT CHIMIQUE
I-
LES ISOTOPES :
Les atomes ayant le même nombre de protons mais des nombres de neutrons différents sont des
isotopes. Des atomes isotopes ont les mêmes propriétés chimiques.
De nombreux atomes possèdent plusieurs isotopes naturels. Chaque isotope est présent dans des proportions
connues, dépendant de l’atome considéré.
Exemples : Il existe 3 isotopes du carbone : les carbones 12 ; 13 et 14. Le diamant constitué uniquement
d’atomes de carbone ne contient que l’isotope 12 (98,9%) et le 13 (1,1%).
Le carbone 14, présent dans les animaux et les végétaux permet de dater les objets anciens réalisés à partir
de matériaux vivants (bois, tissus …). Dater un échantillon au carbone 14 consiste à mesurer la teneur en
carbone 14 actuelle et de la comparer à celle qu’il avait lors de sa formation. On suppose pour cela que la
teneur en carbone 14 est restée constante au cours des 40 000 dernières années.
Cette technique permet de dater le « passé » jusqu’aux environs de 45 000 ans avant J.C.
II-
LES IONS MONOATOMIQUES :
2.1
Définition :
Un ion est un atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.
 Un atome qui perd des électrons devient chargé positivement : c’est un cation. Ex : Na+ ; Mg2+ ; Al3+
 Un atome qui gagne des électrons devient chargé négativement : c’est un anion. Ex : Cl- ; O2Le gain ou la perte des électrons s’effectue toujours sur la dernière couche électronique, la couche
externe.
2.2
Les composés ioniques :
Les composés ioniques sont des corps solides constitués d’ions positifs et négatifs. Ils sont électriquement
neutres. Donc ils sont composés d’autant de charges positives que de charges négatives.
La formule d’un composé ionique ne fait pas apparaître les charges. Ex : Le chlorure de sodium (sel de table)
de formule NaCl est constitué d’ions Na+ et d’ions ClIII-
L’ELEMENT CHIMIQUE :
3.1.
Définition :
On donne le nom d’élément chimique à l’ensemble des particules (atomes ou ions) caractérisées par le
même nombre Z de protons dans leur noyau. Ils sont représentés par leur symbole chimique.
Exemples : l’espèce chimique cuivre Cu est présente dans CuO, Cu(OH)2,, Cu métal …
3.2.
Corps simples et corps composés :
Un corps simple ne contient qu’un élément chimique.
Un corps composé contient plusieurs éléments chimiques différents.
Exemple : Cu est l’élément cuivre : corps simple ; CuO est l’ oxyde de cuivre : corps composé
3.3.
Conservation de l’élément chimique : voir TP
Lors d’une transformation chimique, tous les éléments chimiques présents avant la transformation sont
aussi présents après, et réciproquement.
On dit qu’il y a conservation des éléments chimiques lors d’une transformation.
IV4.1.
REGLES DE STABILITE DES ELEMENTS :
Les gaz nobles :
Les gaz nobles sont les éléments chimiques hélium, néon, argon, krypton, xénon et radon.
Ces éléments ne réagissent pas avec les autres, on dit qu’ils sont chimiquement stables ou inertes.
Ils existent naturellement sous forme d’atomes isolés et on ne les rencontre ni sous forme d’ions ni dans des
molécules.
Structure électronique des 3 premiers gaz nobles : He (K)2 ; Ne (K)2 (L)8 ; Ar (K)2 (L)8 (M)8
L’hélium possède deux électrons sur sa couche externe, le néon et l’argon en possèdent chacun 8.
4.2.
Les autres éléments :
A l’exception des gaz nobles, les autres éléments n’existent pas naturellement sous forme d’atomes isolés,
car sous cette forme, ils ne sont pas stables.
Pour le devenir, ils cherchent à adopter la structure électronique du gaz noble de numéro atomique le plus
proche.
4.3.
Règles du duet et de l’octet :
Règle du duet : Au cours de leurs transformations chimiques, les atomes de numéro atomique inférieur
à 4 (Z≤4) évoluent de manière à adopter la structure à deux électrons sur la couche K (un duet
d’électrons).
Règle de l’octet : Au cours de leurs transformations chimiques, les atomes de numéro atomique
supérieur à 4 (Z>4) évoluent de manière à acquérir huit électrons sur leurs dernière couche (un octet
d’électrons).
Pour satisfaire ces deux règles les atomes vont gagner, céder (former des ions) ou mettre en commun des
électrons pour construire des molécules.
4.4.
Application aux ions monoatomiques :
On comprend ainsi la formation des ions monoatomiques : ils respectent la règle de l’octet ou du duet.
Elément
Z
Structure électronique
Ion formé
Structure électronique
Magnésium
12
(K) 2 (L) 8 (M) 2
Mg 2+
(K) 2 (L) 8
Soufre
16
(K) 2 (L) 8 (M) 6
S 2(K) 2 (L) 8 (M) 8
Hydrogène
(K) 1
H+
(K) 0 exception