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1
Cette introduction comprend un RAPPEL
des connaissances qui sont nécessaires à la
compréhension du contenu de cet ouvrage.
Elle comporte également une section INFO +
sur les réactions d’oxydoréduction qui
constituent une vaste classe de transfor ma -
tions chimiques.
INTRODUCTION
RAPPEL
Comment lire le tableau périodique.......................................................... 2
Les constituants de l’atome.............................................................................................. 3
Les représentations de l’atome.............................................................................. 4
Le modèle atomique simplifié.................................................................................... 4
La notation de Lewis...................................................................................................................... 5
Le modèle atomique «boules et bâtonnets» .............................. 5
Les molécules...................................................................................................................................................... 6
La tendance des éléments à gagner ou à perdre
des électrons........................................................................................................................................ 6
Les liaisons chimiques................................................................................................................ 9
Les règles d’écriture...................................................................................................................... 10
Les règles de nomenclature.......................................................................................... 10
Les électrolytes........................................................................................................................................ 12
La notion de mole .................................................................................................................................... 13
La masse molaire.................................................................................................................................. 13
La concentration ........................................................................................................................................ 14
Les transformations de la matière.................................................................. 16
Les transformations physiques ................................................................................ 17
Les transformations chimiques................................................................................ 18
Le balancement d’une équation chimique...................................... 19
La stœchiométrie................................................................................................................................ 20
Exercices ............................................................................................................................................................ 21
INFO +
Les réactions d’oxydoréduction............................................................................ 33
Le nombre d’oxydation............................................................................................................ 33
Les demi-réactions et leur addition................................................................ 34
Les piles électrochimiques .............................................................................................. 37
Exercices ............................................................................................................................................................ 39
ENRICHISSEMENT

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2 INTRODUCTION ❙ THÉORIE
Le tableau périodique des éléments est un outil de référence indispensable en
chimie. Ce tableau regroupe tous les éléments chimiques connus, classés selon leurs
propriétés physiques et chimiques. Il fournit plusieurs renseignements fort utiles,
comme on peut le voir à la
FIGURE I.1 .
Comment lire le tableau
périodique
CONCEPTS DÉJÀ VUS
oAtome
oÉlément
oTableau périodique
oPropriétés
caractéristiques
oMasse atomique
relative
HéliumHydrogène
Lithium Béryllium NéonFluorOxygèneBore Carbone Azote
Sodium Magnésium ArgonChloreSoufre Aluminium Silicium Phosphore
ScandiumPotassium Calcium Titane Vanadium Chrome Manganèse Fer Cobalt Nickel Cuivre Zinc KryptonBromeSélénium Gallium Germanium Arsenic
YttriumRubidium Strontium Zirconium Niobium Molybdène Technétium Ruthénium Rhodium CadmiumArgentPalladium XénonIodeTellure Indium Étain Antimoine
Césium Baryum Hafnium Tantale Tungstène Rhénium Osmium Iridium Platine
Darmstadtium
Or
Roentgenium
Mercure RadonAstate PoloniumThallium Plomb Bismuth
Francium Radium Rutherfordium Dubnium Seaborgium Bohrium Hassium Meitnerium
Actinium Thorium Protactinium Uranium Neptunium Plutonium Américium Curium Berkélium Californium Einsteinium Fermium Nobélium LawrenciumMendélévium
Lanthane Cérium Praséodyme Néodyme Prométhium Samarium Europium Gadolinium Terbium Dysprosium Holmium Erbium Ytterbium LutéciumThulium
At
Te
As
Si
H
Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm No LrMd
La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Yb LuTm
Fr Ra Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg
Cs Ba Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Rn
Rn
PoTl Pb Bi
YRb Sr Zr Nb Mo Tc Ru Rh CdAgPd Xe
Xe
I
I
In Sn Sb
ScK Ca Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Kr
Kr
Br
Br
Se
Se
Ga Ge
Na Mg
Li Be
H
Ar
Ar
CI
CI
S
S
AI P
P
Ne
Ne
F
F
O
O
BC
CN
He
He
N
B
Si
As
Ge
Sb Te
At
2
4,00
1
1
2
3
4
5
6
7
1
I A
2
II A
13
III A
14
IV A
15
V A
16
VI A
17
VII A
18
VIII A
3
III B
4
IV B
5
V B
6
VI B
7
VII B
8
VIII B
9
VIII B
10
VIII B
11
I B
12
II B
1,01
3
6,94
4
9,01
10
20,18
9
19,00
8
16,00
5
10,81
6
12,01
7
14,01
11
22,99
12
24,31
18
39,95
17
35,45
13
26,98
14
28,09
15
30,97
89
227
57
138,91
90
232,04
58
140,12
91
231,04
59
140,91
92
238,03
60
144,24
93
237
61
145
94
244
62
150,36
95
243
63
151,96
96
247
64
157,25
97
247
65
158,93
98
251
66
162,50
99
252
67
164,93
100
257
68
167,26
102
259
70
173,05
103
262
71
175,00
21
44,96
19
39,10
20
40,08
22
47,87
23
50,94
24
52,00
25
54,94
26
55,85
27
58,93
28
58,69
29
63,55
36
83,80
35
79,90
34
78,96
31 32
72,64
33
74,92
39
57-71
89-103
88,91
37
85,47
38
87,62
40
91,22
41
92,91
42
95,96
43
98
44
101,07
45
102,91
48
112,41
47
107,87
46
106,42
54
131,29
53
126,90
52
127,60
49
114,82
50
118,71
51
121,76
55
132,91
56
137,33
72
178,49
73
180,95
74
183,84
75
186,21
76
190,23
77
192,22
78
195,08
79
196,97
80
200,59
86
222
85
210
84
209
81
204,38
82
207,20
83
208,98
87
223
88
226
104
267
105
268
106
271
107
272
108
270
109
276
110
281
111
280
16
32,07
101
258
69
168,93
30
65,38 69,72
Métaux
Métalloïdes
Non-métaux
C
CAI
B
B
I.1
Les renseignements que l’on peut tirer du tableau périodique des éléments.
Carbone
C
C
6
12,01
Numéro atomique
Symbole chimique
Nom de l’élément
Masse atomique
Pour faciliter la lecture du tableau, les éléments
57 à 71, ainsi que les éléments 89 à 103, sont
placés sous le tableau, même s’ils font partie
intégrante des périodes 6 et 7.
NUMÉRO ATOMIQUE
Les éléments sont
placés en ordre
croissant de numéro
atomique.
FAMILLE
Chaque colonne porte le nom
de «famille» (ou de «groupe»).
Les familles sont numérotées
de deux façons: de 1 à 18
et selon une numérotation
comportant des chiffres
romains.
Quelques familles:
●Alcalins (I A, sauf hydrogène)
●Alcalino-terreux (II A)
●Halogènes (VII A)
●Gaz nobles (VIII A)
ESCALIER
Cette démarcation en
forme d’escalier permet
de distinguer les métaux
(à gauche) des non-
métaux (à droite) et de
repérer les métalloïdes.
PÉRIODE
Chaque rangée porte
le nom de «période».
Les périodes sont
numérotées
de 1 à 7.
Chaque case représente
un élément. Exemple:
RAPPEL
solide
liquide
gazeuse
solide synthétique
La couleur de la case indique
la phase à laquelle l’élément
existe à 25 °C.

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CHIMIE
■
INTRODUCTION
INTRODUCTION ❙ THÉORIE 3
L’atome est constitué d’un noyau atomique, contenant des protons et des neu-
trons, autour duquel gravitent des électrons répartis sur une ou plusieurs orbites,
ou couches.
●Les électrons (symbole e–) ont une charge électrique négative.
●Les protons (symbole p+) ont une charge électrique positive, de même valeur
que celle de l’électron.
●Les neutrons (symbole n) n’ont pas de charge électrique; ils sont neutres.
●Le nombre de protons est invariable pour un élément donné. Il correspond au
numéro atomique.
●Lorsque l’atome est neutre, le nombre d’électrons est le même que le nombre
de protons.
●Le nombre de neutrons dépend de l’isotope de l’élément: en général, il est
proche du nombre de protons. Pour calculer le nombre de neutrons présents
dans un atome, il faut soustraire le numéro atomique du nombre de masse
(masse atomique arrondie au nombre entier le plus près, ou masse atomique de
l’isotope). Ainsi:
Nombre de neutrons = Nombre de masse – Numéro atomique
●Les isotopes sont des atomes du même élément qui ont le même nombre de pro-
tons, mais un nombre différent de neutrons.
●Les électrons de valence sont les électrons situés sur la couche la plus éloignée
du noyau. Ce sont ceux qui participent aux réactions chimiques. C’est pourquoi
ils ont une importance particulière.
●Le nombre d’électrons de valence des éléments des familles I A à VIII A corres -
pond au numéro en chiffres romains du nom de la famille.
●Le nombre de couches électroniques d’un atome correspond au numéro de la
période du tableau dont il fait partie.
La
FIGURE I.2 montre un atome de carbone. Son noyau contient six protons et six
neutrons. Six électrons sont répartis sur deux couches électroniques.
Les constituants de l’atome
CONCEPTS DÉJÀ VUS
oParticules élémen -
taires (proton,
électron, neutron)
oModèle atomique
simplifié
oIsotopes
I.2 L’atome de carbone.
Noyau
Proton
Électron
Neutron
Couches électroniques
RAPPEL

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4 INTRODUCTION ❙ THÉORIE
I.4
Les étapes de la représentation d’un atome de calcium selon le modèle atomique simplifié.
Le calcium fait partie
de la quatrième période
du tableau périodique.
Il possède donc quatre
couches électroniques.
Cet élément appartient
à la famille II A. Il possède
donc deux électrons de
valence, que l’on place
sur la dernière couche.
Son numéro atomique
est 20 et son nombre de
masse est 40. Il possède
donc 20 protons et
20 neutrons, que l’on
indique dans le noyau.
Son numéro atomique
indique aussi qu’il possède
au total 20 électrons.
On complète les couches
électroniques en se
rappelant qu’il y a
2 électrons au maximum
sur la première couche
et 8 sur la deuxième.
Les représentations de l’atome
Il existe différentes façons de représenter les atomes. Dans cet ouvrage, nous
utiliserons principalement le modèle atomique simplifié, la notation de Lewis et le
modèle «boules et bâtonnets».
Le modèle atomique
simplifié
Il est possible d’illustrer l’atome selon le modèle atomique
simplifié comme à la
FIGURE I.2 (à la page précédente) ou à
la
FIGURE I.3 (ci-contre).
Conventionnellement, on peut aussi représenter les
atomes à l’aide de chiffres, de symboles et d’arcs de cer-
cles. Cette représentation permet de repérer facilement le
nombre de protons et de neutrons présents dans le
noyau, ainsi que le nombre d’électrons qui évoluent sur
chacune des couches électroniques.
Pour représenter un atome selon cette méthode, on doit
d’abord, à l’aide du tableau périodique, repérer les ren-
seignements suivants : le numéro de sa période, le
numéro en chiffres romains de sa famille, son numéro
atomique ainsi que sa masse atomique arrondie à l’unité
près.
Voyons un exemple à l’aide de la
FIGURE I.4 .
I.3
Une façon de représenter l’atome de calcium selon
le modèle atomique simplifié.
Calcium (Ca)
Calcium (Ca) Calcium (Ca) Calcium (Ca) Calcium (Ca)
2 e—2e—
20 p
+
20 n
20 p
+
20 n 2e—
8e— 8e— 2e—
RAPPEL
A B C D

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CHIMIE
■
INTRODUCTION
INTRODUCTION ❙ THÉORIE 5
La notation de Lewis
La notation de Lewis est une représentation de l’atome dans laquelle seuls les élec-
trons de valence sont illustrés. Elle permet notamment de représenter la liaison
chimique qui existe entre deux atomes.
Comme le montre la
FIGURE I.5 , dans cette notation, on dispose d’abord les élec-
trons de valence, un par un, selon les quatre points cardinaux. Lorsque ces quatre
positions sont utilisées, on peut ensuite doubler les électrons, de façon à former
des paires. Étant donné que l’oxygène fait partie de la famille VI A, il possède six
électrons de valence.
CONCEPT DÉJÀ VU
oNotation de Lewis
I.5
La représentation d’un atome d’oxygène selon la notation de Lewis.
Oxygène Oxygène Oxygène
Le modèle atomique «boules
et bâtonnets»
Le modèle atomique «boules et bâtonnets» est particulièrement utile pour illustrer
simplement les molé cules et les transformations de la matière. L’atome y est sym-
bolisé par une boule, et les liens qui l’unissent aux autres atomes sont montrés à
l’aide de bâtonnets (voir la
FIGURE I.6 ). En général, la taille des boules est propor-
tionnelle au nombre de couches électroniques des atomes illustrés. Il arrive aussi
parfois qu’on colle directement les boules les unes sur les autres pour alléger la
représentation.
I.6
Quelques molécules représentées selon le modèle atomique «boules et bâtonnets».
Eau (H2O) Diazote (N2)
AVEC BÂTONNETS
Eau (H2O) Diazote (N2) Méthane (CH4)
SANS BÂTONNETS
A B C
Méthane (CH4)
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