3eme version - Olivier Maurice

Chimie
Olivier MAURICE
7 juin 2009
Faisant suite aux deux premiers documents « brouillons » dans lesquels on évaluait
la faisabilité d'user de graphes ou représentations types circuits pour obtenir les
expressions de la mécanique quantique, on reprend ici cette approche mais en
explorant l'ensemble de la chimie pour éprouver ces modèles et confirmer ou
infirmer leur utilité. Ce travail permettra de plus de se familiariser avec toutes les
notions de la chimie, nécessaire pour comprendre les mécanismes de construction
des molécules, puis des cellules. Notre objectif final reste identique: comprendre en
profondeur les interactions entre champs et cellules.
1/19

Table des matières
1.Introduction................................................................................................................................3
2.Eléments chimiques...................................................................................................................3
3.Loi des proportions définies.......................................................................................................4
4.Molécules....................................................................................................................................5
4.1 Rappel des terminologies.................................................................................................5
4.2 Périodicité des éléments...................................................................................................6
4.3 Comportement des ions....................................................................................................6
5. La réactivité chimique..............................................................................................................6
6.Aspects quantitatifs...................................................................................................................8
7.Propriétés des gaz......................................................................................................................8
7.1 Pression des mélanges gazeux.......................................................................................11
...............................................................................................................................................11
7.2 Distribution statistique des vitesses d'un gaz..............................................................11
8. Rappel du modèle établi.........................................................................................................12
9.Modes sphériques.....................................................................................................................16
2/19

1.Introduction
L'ouvrage qui sert de base à notre relecture de la chimie est l'ouvrage « chimie
générale » de Mc Quarrie/Rock1. Cet ouvrage rappelle en introduction que la chimie
est avant tout une science expérimentale. Je voudrais dans cet exposé arriver à me
doter d'une approche qui me permette de retrouver les résultats expérimentaux pour
les prédire dans un deuxième temps.
2.Eléments chimiques
La plupart des substances que l'on rencontre dans la nature sont le résultat de
compositions de divers éléments purs. On appelle élément une substance qui ne peut
être décomposée à son tour en éléments plus simples. Les principaux éléments de la
croûte terrestre sont:
l'Oxygène
le Silicium
l'Aluminium
le Fer
le Calcium
le Sodium
le Potassium
le Magnésium
l'Hydrogène
le Titane
le Chlore
le Carbone
Les autres éléments représentent 0,56% de la masse des éléments. Les éléments sont
classés en deux catégories: les métaux et les non métaux. Les éléments métalliques
1CHIMIE GENERALE de Mc Quarrie/Rock.3° édition, chez De Boeck Université
– ISBN 2-8041-1496-1
3/19

sont de bons conducteurs de la chaleur et de l'électricité, ils sont malléables et
ductiles. Ils sont des éléments purs et monoatomique. Les non métaux au contraire
sont de mauvais conducteurs et sont non malléables ni ductiles. Certains d'entre eux
sont des molécules diatomique.
3.Loi des proportions définies
Le pourcentage massique des éléments dans une substance composée est invariable.
Lorsque l'on réalise un mélange, si l'un des éléments est en proportion trop
importante, un résidu subsistera pour respecter la loi des proportions définies. Cette
loi des proportions paraît logique si l'on se rappelle les mécanismes de construction
des molécules sur lesquels nous allons revenir incessamment.
Par exemple (en reprenant l'exemple de l'ouvrage1) le pourcentage massique du
calcium dans le sulfure de calcium pur est toujours égal à 55,6%. Ce pourcentage
correspond au rapport de la masse du calcium sur la masse du sulfure de calcium
dans le mélange réalisé.
Ce constat des proportions invariantes est en partie à l'origine des premières
réflexions atomistiques de John Dalton2.
De la loi des proportions définies on peut déduire les masses relatives des composés.
Par exemple (toujours en suivant) pour le sulfure de calcium, le calcium est en
proportion de 55,6% et le souffre de 44,4%. On en déduit immédiatement le rapport
des masses du calcium et du souffre:
Comme les proportions définies sont invariantes, elles restent valables pour 1 atome
de chaque élément. Le rapport des masses obtenu est donc le rapport des masses des
atomes. Des proportions définies on a déduit les rapports de masses atomiques. C'est
ainsi que l'on peut construire une échelle relative des masses des atomes en prenant
2John Dalton, 1766 - 1844
4/19
masse calcium
masse souffre =55,6 44,4 =1,25
1

un élément comme référence. Dés lors l'unité peut être gardée relative. On parle
d'unité de masse atomique [u]. L'échelle communément employée aujourd'hui est
basée sur le carbone.
4.Molécules
Un assemblage d'atomes constitue une molécule. Les formules donnent une
représentation de l'agencement des atomes dans la molécule. Au cours d'une réaction
chimique, les molécules se réarrangent et la nature des produits peut complètement
changer. Ainsi, avec deux gaz, de l'hydrogène et de l'oxygène, on peut produire de
l'eau. Les composés chimiques suivent dans leur nomination une nomenclature bien
définie. Pour les composés binaires par exemples (faits de deux éléments), lorsque
l'un des deux composés est métallique et l'autre non métallique, le nom est donné en
commençant par le non métal dont la terminaison est remplacée par « ure ». Par
exemple on parle du sulfure de calcium. Lorsque les deux composés sont non
métalliques, on fait appel à des préfixes grecs: par exemple, Dioxyde de soufre.
4.1 Rappel des terminologies
Le numéro atomique indique le nombre de protons dans l'atome. La masse atomique
étant la somme des protons et neutrons. Un isotope est alors un atome de même
numéro atomique mais de masse atomique différente. La perte d'équilibre de charges
par ajout (anion) ou perte (cation) d'électron crée un ion.
Une réaction chimique est représentée par une équation où apparaissent à gauche les
composés et à droite le produit. Par exemple la formation de chlorure de sodium
s'écrit:
Dans une équation chimique le nombre d'atomes des réactifs et des produits doit être
identique. On équilibre éventuellement le nombre de chaque composé ou molécule
pour atteindre cet équilibre. On obtient suivant ce principe:
5/19
NaCl 22NaCl
2
2Li2H2O2LiOHH2
3