Notions de base en chimie

Synthèse
Notions de base en chimie
La matière est faite d’éléments chimiques ou atomes classés dans un tableau périodique (cf document
joint).
C’est la structure électronique qui détermine les propriétés chimiques des éléments et leurs positions
dans le tableau.
Lorsque des éléments présentent des propriétés chimiques similaires, on dit que ces éléments forment
une famille : les gaz rares, les halogènes, les métaux de transition, métaux alcalins, métaux alcalino-
terreux….
I. Composition de l’atome
Les atomes se distinguent par le nombre de particules (protons, neutrons, électrons) qui les
composent et sont électriquement neutres.
 Le noyau de l’atome est chargé positivement. Il contient les protons et les neutrons.
Chaque atome est caractérisé par 2 nombres :
le numéro atomique Z: ou nombre de charges. Il correspond au nombre de protons contenus
dans le noyau.
Le nombre de nucléons M : ou nombre de masse. Il correspond au nombre de protons et de
neutrons présents dans le noyau.
Exemple : Le carbone possède un numéro atomique Z = 6, cela signifie que son noyau possède 6
protons. Son nombre de masse M est 12, donc son nombre de neutrons est :
M – Z = 12 – 6 = 6 neutrons
 Autour du noyau gravite le cortège électronique composé d’électrons chargés négativement.
Ces électrons sont rangés sur des couches (ou orbitales) suivant les règles de la mécanique quantique.
Les électrons sont plus ou moins liés au noyau de l’atome et possèdent des niveaux d’énergie
différents.
Plus un électron est lié au noyau d’un atome, plus il faut fournir d’énergie pour l’arracher à
l’atome.
On ne retiendra ici que les règles du duet et de l’octet et la structure de Lewis :
La première des couches peut contenir au maximum 2 électrons.
La deuxième et la troisième sont complètes lorsqu’elles ont 8 électrons.
Selon Lewis, on ne représente que les électrons de la dernière couche :
- Un point représente un électron célibataire,
- Un tiret représente un doublet d’électrons.

Synthèse
II. Formation des ions
Un atome isolé est électriquement neutre : la somme des charges électriques des particules est nulle.
Donc, un atome contient autant d’électrons que de protons.
Exemple : le carbone possède 6 protons, il a donc 6 électrons.
En revanche, il n’est pas obligatoire d’avoir autant de neutrons que de protons dans le noyau. C’est ce
qui donne lieu à la création d’isotopes.
Exemple : le carbone possède 12 qui existe à l’état naturel et le carbone 14 utilisé pour les datations
des fossiles.
Que se passe-t-il si les charges ne sont plus identiques ?
Les ions sont des atomes (ions monoatomiques) ou des groupements d’atomes (ions polyatomiques)
qui ont perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.
Au cours du passage de l’atome à l’ion le noyau n’est pas modifié. Le numéro atomique Z ne change
pas. Par contre l’aspect de la matière change.
Exemple : le cuivre est un métal rouge alors que l’ion cuivre a une couleur bleue.
Un ion a donc un nombre d’électrons différent du nombre de protons présent dans le noyau. Il n’est
donc pas électriquement neutre. Il porte une charge électrique que l’on indique en exposant à droite du
symbole. (Cl-, Cu2+…)
Les cations sont des ions chargés négativement car ils ont des charges négatives
excédentaires. Ils ont gagné un ou plusieurs électrons.
Exemple : L’ion chlorure Cl- a gagné un électron. Il possède une charge élémentaire négative en plus
symbolise par le signe -.
L’ion oxyde O2- a gagné 2 électrons. Il possède 2 charges élémentaires négatives en plus
symbolise par le signe 2-.
Les anions sont des ions chargés positivement car ils ont des charges positives excédentaires.
Ils ont perdu un ou plusieurs électrons.

Synthèse
Exemple : L’ion sodium Na+ a perdu un électron. Il possède une charge élémentaire positive en plus
symbolise par le signe +.
L’ion cuivre Cu²+ a perdu 2 électrons. Il possède 2 charges élémentaires positives en plus
symbolise par le signe 2+.
Un atome peut former plusieurs ions différents : le fer forme l’ion fer II (Fe²+) et l’ion fer III (Fe3+).
Afin de gagner en stabilité, les ions se regroupent entre eux pour former des composés ioniques qui
sont électriquement neutres (il y a autant de charges positives portées par des ions positifs que de
charges négatives portées par des ions négatives).
Exemple : Le chlorure de sodium (NaCl) est constitué de l’ion Na+ et de l’ion Cl-.
III. Masse d’un atome
La masse d’un atome est la somme de la masse des particules qui le compose :
matome = Z×mp + (A - Z)×mn + Z×me
Exemple : calculez la masse d’un atome de carbone:
mC = 6×mp +(12-6)×mn + 6×me
mC = 6. 1,673.10-27 +(12- 6). 1,675.10-27+ 6. 9,109.10-31
mC =2,0093.10-26 kg
La masse de l’électron est négligeable devant celle d’un nucléon.
On peut donc simplifier le calcul de la masse d’un atome en ne prenant en compte que les nucléons
(d’où le nom de nombre de masse).
matome = Z×mp +(A - Z)×mn
Exemple : calculez la masse d’un atome de carbone 12:
mC = 6× mp +(12-6)×mn
mC = 6. 1,673.10-27 + (12-6). 1,675.10-27
mC =2,0088.10-26 kg
Par conséquent, la masse de l’atome sera identique à celle de ses ions vu que la masse des électrons
présents est négligeable.
Masse molaire d’un atome = masse molaire de ses ions = masse molaire de l’élément