ELÉMENTS CHIMIQUES

ELÉMENTS CHIMIQUES
16 heures de cours
Prof. R. Welter
Cours disponibles au format PDF à l’adresse suivante :
http://www-chimie.u-strasbg.fr/~decomet/cours/cours.html
Coordonnées : welt[email protected]-strasbg.fr
TD : Bronner, Voignier, Bertani (2)
Physique et Application!1

ELÉMENTS CHIMIQUES
OUVRAGES À CONSULTER
1) Chemistry - Averill, Eldrege (Pearson Int. Ed.)
2) Chemistry - Housecroft, Constable (Pearson)
3) University CHEMISTRY, Siska (Pearson)
4) Physical Chemistry, Engel, Reid (Pearson)
Physique et Application!2

Eléments chimiques R.Welter
Licence Physique et Applications S1
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Cours Eléments Chimiques
2007/2008
CHAPITRE I : Notions fondamentales
1) Défi nitions
1.1 Atomes et éléments
La matière est formée d’atomes : la particule du chi-
miste
118 types d’atomes connus (H à Ununoctium)
On dira qu’il y a 118 éléments (dont 23 instables)
Chaque élément est désigné par un symbole : H, Zn,
Na, Nd
Masse et taille : 10-26 Kg 10-10 m
NB : Taille et masse vont dépendre aussi du mouve-
ment des atomes. Défi nition précise et délicate (type
de matière, température, pression, etc.)
* L’atome n’est pas insécable
* Dans la réaction chimique, on n’envisage pas la des-
truction de l’atome => unité fondamentale en chimie.
Ordre de grandeur (pour mémoire) :
C 2,0 10-26 Kg 1,8 Å
S 5,3 10-26 Kg 2,5 Å
Ca 6,7 10-26 Kg 2,9 Å
Hg 33 10-26 Kg 3,1 Å
1.2 Molécules :
Corps simple, corps composé
Atomes qui s’associent => molécule
* Un corps pur est formé de molécules identiques
Il y a autant de corps purs que d’espèce de molécules.
(106 donc beaucoup plus que d’éléments)

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La molécule comprend un, deux ou plusieurs atomes.
(mono-, di- ou polyatomique)
- Si atomes identiques, la substance = corps simple
Ex : Ozone : O3, azote N2.
- Si atomes différents, la substance = corps composés
Ex : Méthane CH4, trichlorure de phosphore PCl3.
NB : Dans le solide minéral (les métaux, NaCl, etc.),
il y a impossibilité d’isoler un nombre fini d’atomes
comme étant l’unité formulaire puisque les atomes
forment un réseau infini.
On considère alors :
- Pour un corps simple (Mg métal) : la «molécule»
est l’atome de Mg.
- Pour ZnS (sulfure de zinc solide) : la «molécule»
est Zn-S.
1.3 Mole, Masse moléculaire, Masse
atomique, Nombre d’Avogadro
* Les notions de molécules et d’atomes sont
fondamentales pour comprendre la chimie : la matière
apparaît donc comme discontinue.
Toute substance est un ensemble discret de molécules
(cas des solides minéraux à examiner par ailleurs)
* Les processus chimiques s’interprètent au niveau de
la plus petite partie des substances = la molécule.
Difficulté : c’est une quantité de matière très petite,
donc la molécule ne va pas être une unité commode.
-> En 1971, la Conférence Générale des Poids et
Mesures définie une unité de quantité de matière :
la mole
Déf : une mole = nombre d’atomes de carbone contenu
dans 12 g de carbone 12 (C12), soit :
N = 6,022.1023
C’est le nombre d’Avogadro

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* A partir de là, on a également définit l’unité de masse
atomique en considérant 1/12 de la masse d’un atome de
carbone 12 :
1/12 × (0,012/N) = 1,660.10-27 Kg
* Interprétation chimique :
- Au niveau microscopique :
H2 + Cl2 --> 2 HCl
- Au niveau macroscopique :
2g de H2 + 71 g de Cl2 --> 73 g de HCl
- Volume molaire :
C’est le volume d’une mole de substance. Grandeur
surtout utilisée pour le corps gazeux.
Ex : 22,4 litres pour un gaz parfait
2) Lois fondamentales
2.1 Réactions chimiques
On considère (c’est une approximation) que les
atomes ne sont pas affectés par la réaction chimique.
C’est la molécule qui subit des transformations.
* Principe important :
Dans une réaction chimique, il y a
conservation des éléments
Ce principe permet d’interpréter 3 lois fondamentales de
la chimie :
-Loi de Lavoisier : conservation de la masse au cours
d’une réaction
- Loi de Proust : Les échanges se font par quantité dis-
crète : les molécules (i.e. les proportions massiques im-
posées)
- Loi de Dalton : Lorsque 2 éléments s’unissent pour don-
ner plusieurs substances, à 1 atome A s’ajoute 1, 2 ou 3
atomes B. Les proportions de B sont multiples simples