Note de chapitre 5 - hrsbstaff.ednet.ns.ca
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1 Note du chapitre 5 : Les modèles et les composés atomiques 5.1 À la recherche d’une certaine tendance dans la réactivité chimique Équation chimique équilibrée : 2 H2 + O2 → 2 H2O Nombre de masse (somme des protons et des neutrons du noyau de l’atome) 16 8 Numéro atomique (nombre de protons dans le noyau de l’atome) O Symbole chimique de l’oxygène Le modèle de Bohr-Rutherford, les atomes sont constitués de trois particules subatomiques principales: les protons, p+, les neutrons no et les électrons, e-. Le noyau d’un atome est constitué de p+ à charge positive et de neutrons à charge neutre. Les électrons à charge négative tournent autour du noyau. Le noyau contient des p+ et des no Les électrons sont relativement éloignés du noyau. Dans le tableau périodique, les éléments sont arrangés en périodes (rangées) 1-7 et en groupes (colonnes) 1-18 d’après leurs numéros atomiques. Métaux, Métalloïdes et Non-Métaux H Li Na K Rb Cs Fr Be Mg Ca Sr Ba Ra Sc Y La Ac Ti Zr Hf Rf V Nb Ta Db Cr Mo W Sg Mn Tc Re Bh Fe Ru Os Hs Co Rh Ir Mt Ni Pd Pt Uun Cu Ag Au Uuu Zn Cd Hg Uub He B C N O F Ne Al Si P S Cl Ar Ga Ge As Se Br Kr In Sn Sb Te I Xe Tl Pb Bi Po At Rn Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr 2 Propriétés des métaux, des non-métaux et des métalloïdes. Métaux Nonmétaux Métalloïdes État Apparence Conductivité Malléabilité et ductilité - Malléables - Ductiles - Solides à température, à l’exception du mercure (un liquide) - Certains gaz à température ambiante - Certains solides - Un liquide (le brome) - Solides à température ambiante - Lustrée - Bons conducteurs de chaleur et d’électricité - Pas très lustrée - Mauvais conducteurs de chaleur et d’électricité - Friables - Non ductiles - Lustrée ou mate - Peuvent conduire l’électricité - Mauvais conducteur de chaleur - Friables - Non ductiles Les électrons se déplacent rapidement autour du noyau, dans des régions appelées couches. La couche périphérique s’appelle couche de valence et les électrons qui s’y trouvent sont appelés électrons de valence. 2n2 est la formule pour trouver le nombre maximum d’électrons par niveau. Les cations et les anions : Un ion est tout atome ou groupe d’atomes qui transporte une charge électrique est appelé ion. Quand un atome cède un électron, l’ion à charge positive qui en résulte prend le nom de cation. Énergie + Na → Na+ + électron Quand un atome gagne un électron, l’ion à charge négative qui en résulte prend le nom d’anion Cl + e- → Cl- + énergie Dans un groupe, tous les éléments ont le même nombre d’électrons de valence autour de leur atome. Tu peux utiliser un modèle simple, appelé schéma de configuration électronique ou schéma de Lewis pour représenter un atome et ses électrons de valence. Groupe Groupe 2 1 Li Be Groupe 13 Al Groupe 14 C Groupe Groupe 15 16 N O Groupe Groupe 17 18 F Ne 3 5.2 La formation de composés Les gaz rares du groupe 18 sont très peu susceptibles de participer à des réactions chimiques. Leurs couches de valence sont saturées d’électrons. Il y a trois façons dont un atome peut acquérir une couche de valence semblable à celle du gaz rare le plus rapproché : • Un atome peut céder des électrons. Les atomes ont un nombre égal de protons positifs et d’électrons négatifs. Lorsqu’un atome cède un électron ou plus, il forme un ion à charge positive, c’est-à-dire un cation. • Un atome peut gagner des électrons. Lorsqu’un atome gagne un électron ou plus, il forme un ion à charge négative, c’est-à-dire un anion. • Deux atomes peuvent mettre des électrons en commun. Deux atomes peuvent avoir en commun une, deux ou trois paires d’électrons. Les liaisons ainsi formées s’appellent, naturellement, liaison simple, liaison double ou liaison triple. Liaison Simple Liaison Double Liaison Triple H H O O N N Les composés ioniques sont des substances composées de cations et d’anions. Une liaison ionique est l’attraction entre des ions à charges opposées. Les atomes qui ont en commun une paire d’électrons sont unis par une liaison covalente. Une particule neutre composée d’atomes unis par des liaisons covalentes est une molécule. Les substances composées de molécules portent le nom de composés moléculaires. Une molécule diatomique est une molécule formée de deux atomes. Ex : H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2. La liaison et les propriétés des composés ioniques Presque tous les composés ioniques comportent des liaisons entre cations métalliques et anions non métalliques et anions non métalliques. Les composés ioniques ont plusieurs propriétés physiques caractéristiques. • Les composés ioniques tendent à avoir des points de fusion relativement élevés parce qu’il faut une grande quantité d’énergie pour rompre les forces d’attraction intenses qui s’exercent dans les liaisons ioniques. • Les composés ioniques conduisent l’électricité quand ils sont en fusion ou dissous dans l’eau. Cela se produit parce que la fusion ou la dissolution permet aux ions de se déplacer librement. Ils peuvent donc transporter une charge électrique. • Les composés ioniques à l’état solide ne sont pas conducteurs d’électricité; les ions ne peuvent pas se déplacer. 4 La liaison et les propriétés des composés moléculaires Des composés moléculaires se forment quand des atomes de non-métaux sont unis par des liaisons covalentes. Les composés moléculaires ont les propriétés spécifiques suivantes : • Les composés moléculaires ont des points de fusion relativement faible parce que la rupture des forces d’attraction entre les molécules demande peu d’énergie. • Les composés moléculaires ont tendance à ne pas conduire l’électricité quand ils sont à l’état solide ou liquide ou quand ils sont dissous dans l’eau, parce qu’ils ne contiennent pas d’ions. Un électrolyte est une substance qui se dissout dans l’eau pour produire une solution conductrice d’électricité. 5.3 Les noms et les formules de substances chimiques Les composés binaires contiennent deux éléments différents. Les ions polyatomiques sont composés de deux ou de plusieurs atomes non métalliques différents, unis par des liaisons covalentes. 5.4 Les équations chimiques et les réactions chimiques Réactifs → Produits 2 H2 + O2 → 2 H2O En réaction avec La flèche signifie ‘donne’ Durant une réaction chimique, la masse totale des substances en réaction, les réactifs, est toujours égale à la masse totale des substances résultantes, les produits. • Toute matière est formée de petites particules appelées atomes. • Les atomes ne peuvent pas être créés, ni détruits, ni divisés en particules plus petites. • Tous les atomes d’un même élément sont identiques par la masse et la taille, mais ils diffèrent en masse et en taille des atomes d’autres éléments. • Des composés sont formés quand les atomes d’éléments différents se combinent en proportions fixes (définies). Écrire des équations chimiques H2 + O2 → H2O Voici une équation squelette (elle n’est ni complète ni exacte, parce qu’elle peut violer la loi de la conservation de la masse de Lavoisier et la théorie atomique de Dalton). C’est pourquoi les chimistes tiennent à écrire des équations chimiques balancées. coefficients La loi de conservation de la masse de Lavoisier : La théorie atomique de Dalton : État Abréviation Solide Liquide Gazeux Solution aqueuse (s) (l) (g) (aq) 2 H2O indice L’équation balancée de l’eau à température ambiante est : 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) 5
