Diapositive 1

Chapitre 2- Les éléments et le tableau périodique
1. Atomes et composition
• la matière est formée d’éléments.
• 90 éléments naturels et 28 synthétiques.
• Chaque élément est constitué d’un seul type d’atomes.
2. Début de la théorie atomique
Démocrite (460-370 av. J.-C.) a suggéré que la matière est faite
de petites particules indivisibles. Il a nommé ces particules
atomos (grec indivisible).
Aristote (384-322 av. J.C.) suggère que la matière est faite de
quatre “éléments”: l’air, le feu, la terre, et l’eau.
Isaac Newton (1642-1727) et Robert Boyle (1627-1691) ont
publié des articles qui affirmaient l’existence des atomes. Cela
a renouvelé la théorie de l’atome.
Selon Dalton (1809), les atomes sont des particules solides et
indestructibles qui forment la matière. On peut comparer son
modèle à une boule de billard.
Il est reconnu pour le développement de sa théorie atomique qui
comprend 5 postulats:
1. La matière est composée de petites particules invisibles et indivisibles
nommées atomes.
2. Les particules d’une même substance sont identiques, y compris leur masse.
3. Les atomes d’éléments différents ont des propriétés et des masses
différentes.
4. Les atomes ne peuvent pas être ni créés ni détruits lors de transformations
physiques ou chimiques.
5. Les atomes peuvent s’unir dans un rapport simple pour former des composés.
3. Notions modernes de l’atome
• L’atome est défini comme la plus petite
particule d’un élément qui conserve l’identité
et les propriétés de cet élément.
• L’atome est constitué de particules
subatomiques:
Particule
subatomique
charge
symbole
masse
Électrons
-1
e-
9,02 x10-28
Protons
+1
p+
1,67 x10-24
Neutrons
0
n0
1,67 x10-24
• Les protons et les neutrons se retrouvent dans le noyau. On
nomme ces particules les nucléons.
• Autour du noyau, on retrouve les électrons sur des couches
électroniques.
Comment détermine-t-on le nombre de particules présentes?
• En se servant du numéro atomique et de la masse atomique
de l’élément.
A = nombre de masse ou masse atomique
Z = numéro atomique
X = symbole de l’élément chimique
• Le numéro atomique nous donne: (Z)
• Le nombre de protons
• Le nombre d’électrons d’un atome neutre
• La masse atomique nous donne: (A)
• le nombre de nucléons (protons et neutrons) dans le
noyau.
• La différence entre la masse atomique et le
numéro atomique nous donne: (A –Z)
• Le nombre de neutron
4. Les isotopes
•Les atomes d’un élément qui présentent le
même nombre de protons que les autres
atomes de cet élément mais ayant un nombre
différents de neutrons(la masse atomique est
donc différente).
• Ex:
5. Théorie atomique moderne (p.39)
6.
Notions du tableau périodique
•18 colonnes, familles ( gauche à droite )
•8 de type A (Représentatifs)
• 10 de type B (transition)
ALCALINS
Métaux
Solides mous, coupés au couteau
Extrêmement réactifs (conservés dans l’huile)
Jamais seul dans la nature (liés)
Bons conducteurs d’électricité/chaleur
1 électron de valence
Formation d’une base au contact de l’eau
ALCALINO-TERREUX
Métaux
Solides mous
Réactifs
Bons conducteurs d’électricité/chaleur
2 électrons de valence
Utilisés en pyrotechnique (feux d’artifice)
Rôle dans le corps
GROUPES IIIA, IVA ET VA
• Aucun nom spécifique.
• On leur donne le nom du
premier élément faisant
partie du groupe.
• Possèdent 3, 4 et 5
électrons de valence
CHALCOGÈNES
Possèdent 6 électrons de valence
•
HALOGÈNES
Non-métaux
Solides, liquides, gaz
Extrêmement réactifs
Forment des sels
7 électrons de valence
Colorés
Retrouvés avec d’autres éléments
Corrosifs, toxique, bactéricides
Produits désinfectants
GAZ RARES, INERTES, NOBLES, STABLES
Non-métaux
Gaz
peu réactifs
8 électrons de valence
Incolores
Produisent de la lumière colorée lorsque
sous tension électrique.
•Le groupe dans lequel les éléments représentatifs
sont placés nous donne le nombre d’électrons de
valence retrouvés. (électrons dans le dernier niveau
d’énergie)
Groupe IA = 1é
Groupe IIA = 2é
Groupe IIIA = 3é
Groupe IVA = 4é
Groupe VA = 5é
Groupe VIA = 6é
Groupe VIIA = 7é
Groupe VIIIA = 8é
•Présence de 7 rangées ( périodes )
•Période 6 = lanthanides
•Période 7 = actinides
• On peut également diviser le tableau
périodique en deux catégories d’éléments:
•
•
•
•
Les métaux
Les non-métaux
Création d’un escalier
À la jonction des deux, il y a des métalloïdes. Éléments
qui ont certaines propriétés des métaux et certaines
des non-métaux.
• Propriétés métalliques
–
–
–
–
–
Éclat métallique (brille)
Conducteurs de chaleur et d’électricité
Réagissent avec les acides
Malléables (étirés en feuilles)
Ductiles (étirés en fil)
• Propriétés non-métalliques
–
–
–
–
–
Ternes
Mauvais conducteurs de chaleur et électricité
Ne réagissent pas avec les acides
Non-malléables
Non-ductiles
7. La distribution des électrons
Les électrons sont placés autour du noyau dans
des couches électroniques. Sur ces couches
électroniques se trouvent des orbitales (région
où il est probable de retrouver des électrons
autour du noyau).
• Orbitales « s » sphériques 1/niveau
• Orbitales « p » elliptiques 3/niveau
• Orbitales «d» 4 lobes
5/niveau
Orbitales «f» 7/niveau
• On peut déterminer le nombre d’électrons par
niveau et le nombre d’orbitales à l’aide du
tableau suivant:
# d’orbitales/niveau (n2)
Niveau d’énergie (n)
# d’électrons/niveau (2n2)
1
1
(1s)
2
2
4
(1s, 3p)
8
3
9
(1s, 3p, 5d)
18
4
16
(1s, 3p, 5d, 7f)
32
• Lorsqu’on remplit les orbitales, l’ordre suivant
doit être suivi:
• On peut aussi écrire la configuration
électronique d’un élément en se servant de la
notation suivante:
1
Niveau d’énergie
s2 2 s22p6
Type d’orbitale
Nombre d’électrons sur
l’orbitale
8.
Électrons de valence
• Dans le dernier niveau d’énergie d’un atome
(couche périphérique), on retrouve des
électrons «s» et «p». Ces électrons sont
nommés les électrons de valence.
• Ils déterminent la réactivité de l’élément avec
un autre élément.
9. Notation de Lewis
• Représentation des électrons de valence à
l’aide de points.
• Les points représentent les électrons
retrouvés sur les orbitales «s» et «p».
Ex: Brome
Calcium
10. Stabilité chimique
• Quand les atomes sont constitués de 8
électrons «s» et «p» dans leur couche
périphérique, on dit qu’ils forment un octet
stable.
• Tout atome cherche à atteindre cette stabilité
lors d’une réaction chimique.
P.47 et 48 #2, 3a, 5, 6 et 11
11. Tendances dans le tableau périodique
a) Rayon atomique
•Distance entre le centre du noyau et les
électrons retrouvés sur la couche
périphérique.
•Dans un groupe: augmente en descendant
dans le groupe
–On ajoute un nouveau niveau d’énergie à
chaque fois que l’on descend d’une case.
–Ceci a comme conséquence de faire augmenter
le rayon.
– Dans une période: Diminue de la gauche
vers la droite.
• Les électrons sont placés dans un même sous
niveau d’énergie.
• Les protons sont ajoutés au noyau ce qui
augmente la charge nucléaire.
• Cette augmentation de charge attire les
électrons vers le noyau et fait diminuer le
rayon.
b) L’énergie d’ionisation
• C’est l’énergie nécessaire pour enlever à un
atome un de ses électrons périphériques.
• Dans un groupe: diminue du haut vers le bas.
– En haut du tableau, les électrons sont situés plus
près du noyau, donc plus difficile à arracher qu’au
bas du groupe où les électrons sont situés dans
des couches éloignées.
• Dans une période: augmente de la gauche
vers la droite.
– Il y a plus de protons dans le noyau, donc plus
difficile d’enlever un électron à la droite du
tableau.
Il est à noter que lorsqu’un atome gagne ou perd
des électrons, il forme un ion. Il devient chargé
négativement (un anion) lorsqu’il gagne des
électrons et chargé positivement (un cation)
lorsqu’il en perd.
c) Électronégativité
• C’est la mesure de la capacité d’un atome à
attirer les électrons d’une liaison chimique.
• Dans un groupe: Diminue du haut vers le
bas.
• Dans une période: Augmente de la gauche
vers la droite.
• P.61 et 62 #1, 2, 3, 4, 6, 7, 11, 12, 13, 14, 20