LA MESURE DE QUANTITE DE MATIERE

L’ELEMENT CHIMIQUE
Signature de quelques éléments chimiques
Dans le spectre solaire
1 . RAPPELS DE TROISIEME.
1 . 1 . Description de l’atome.
• Constitution :
Noyau autour duquel tourne un
ou plusieurs électrons.
• Taille : de l’ordre du nanomètre (nm).
• Constitution du noyau :
Le proton : charge positive, masse ~ 10-27kg.
Le neutron : pas de charge, masse = masse proton.
1 . RAPPELS DE TROISIEME.
1 . 1 . Description de l’atome.
• Le nuage électronique :
L’électron : charge négative, masse ~ 10-30kg.
• Le numéro atomique :
Nombre de protons. Noté Z.
• Propriété électrique de l’atome :
Un atome est électriquement neutre.
Nombre de protons = Nombre d’électrons = Z
• Nomenclature :
Lettre majuscule suivie éventuellement d’une minuscule.
1 . RAPPELS DE TROISIEME.
1 . 1 . Description de l’atome.
1 . RAPPELS DE TROISIEME.
1 . 2 . L’ion.
• L’ion monoatomique :
Atome qui a gagné ou perdu un ou plusieurs
électrons.
• L’ion polyatomique :
Groupe d’atomes sur lequel il y a un défaut ou un
excès d’électrons.
• Cation :
Ion positif.
Atome qui a perdu un ou plusieurs électrons.
• Anion :
Ion négatif.
Atome qui a gagné un ou plusieurs électrons.
• Nomenclature :
Notation de l’atome (ou groupe d’atomes) avec en
exposant le nombre de charges.
2 . PLUS LOIN VERS L’ATOME.
2 . 1 . Un peu d’histoire
Modèle de Thomson : répartition des
particules selon un « pudding » aux raisins.
Modèle de Rutherford :
Un noyau et autour des
électrons gravitant selon
des orbites.
Modèle de Bohr :
Un noyau autour duquel
gravitent des électrons
répartis selon des niveaux
d’énergie.
2 . PLUS LOIN VERS L’ATOME.
2 . 1 . Un peu d’histoire
Modèle de Schrödinger :
On ne peut localiser les électrons, seulement donner
une probabilité de présence dans une région de
l’espace donnée.
2 . PLUS LOIN VERS L’ATOME.
2 . 2 . Les nucléons.
Définition :
Ce sont les particules formant le noyau de l’atome :
protons et neutrons
Le nombre de nucléons est noté A.
Il s’appelle « nombre de masse ».
Nombre de protons : Z
Nombre de nucléons : A
Nombre de neutrons : N = A - Z
2 . PLUS LOIN VERS L’ATOME.
2 . 2 . Les nucléons.
Symbole du noyau d’un atome :
A
Z
X
X
: symbole de l’atome en question
A : nombre de nucléons
Z : nombre de protons
2 . PLUS LOIN VERS L’ATOME.
2 . 3 . Masse.
Masse du noyau atomique :
mnoyau = Z x mproton + (A-Z) x mneutron = A x mnucléon
Masse atomique :
matome = mnoyau + Z x mélectron ~ mnoyau
Masse d’un atome :
La masse d’un atome est pratiquement égale à
celle de son noyau.
matome ~ A x mnucléon
2 . PLUS LOIN VERS L’ATOME.
2 . 4 . Structure électronique.
Structure électronique = répartition des électrons
Modèle de Bohr : répartition des électrons en couches
autour du noyau.
Exemple :
atome de Magnésium
Z=12
K
L
M
2 . PLUS LOIN VERS L’ATOME.
2 . 4 . Structure électronique.
Couche K : 2 eCouche L : 8 eCouche M : 18 e-
K
L
Remplissage progressif, en
commençant par K, puis L,
puis M.
M
Couche externe :
dernière couche contenant des e-
2 . PLUS LOIN VERS L’ATOME.
2 . 4 . Structure électronique.
Notation:
K
Atome Mg : (K)2(L)8(M)2
L
M
Atome C : (K)2(L)4
Atome H : (K)1
Atome O : (K)2(L)6
3 . L’ELEMENT CHIMIQUE.
3 . 1 . Définition.
L’élément Cuivre :
Atome Cu
seul
Ion Cu2+
dans un précipité ou en solution
(Cu2+ + SO42-)
Cu
Cu(OH)2
CuSO4,5H2O
Cu2O
CuO
Ion Cu2+
dans un solide
3 . L’ELEMENT CHIMIQUE.
3 . 1 . Définition.
Elément chimique :
Les atomes et les ions qui possèdent le même numéro
atomique Z appartiennent au même élément
chimique.
Exemple :
Fe, Fe2+ et Fe3+
Elément fer Fe
3 . L’ELEMENT CHIMIQUE.
3 . 1 . Définition.
Lors d’une réaction, il y a conservation de tous les
éléments chimiques mis en jeu.
3 . L’ELEMENT CHIMIQUE.
3 . 2 . Les différentes formes d’un élément chimique.
Les atomes :
L’atome sodium : Z=11
L’atome d’oxygène : Z=8
3 . L’ELEMENT CHIMIQUE.
3 . 2 . Les différentes formes d’un élément chimique.
Règle du Duet (pour les éléments de Z ≤ 4) :
Au cours de leurs transformations chimiques,
les atomes de numéro atomique Z ≤ 4 évoluent
de manière à avoir 2 électrons (duet) sur leur
couche externe.
3 . L’ELEMENT CHIMIQUE.
3 . 2 . Les différentes formes d’un élément chimique.
Règle de l’octet (pour les éléments de Z ≥ 5) :
Au cours de leurs transformations chimiques,
les atomes de numéro atomique Z ≥ 5 évoluent
de manière à avoir 8 électrons (octet) sur leur
couche externe.
3 . L’ELEMENT CHIMIQUE.
3 . 2 . Les différentes formes d’un élément chimique.
Les ions :
L’atome sodium : Z=11
L’ion sodium : Na+
cation
L’atome d’oxygène : Z=8
L’ion oxygène : O2anion
3 . L’ELEMENT CHIMIQUE.
3 . 2 . Les différentes formes d’un élément chimique.
Exemple de formule:
Cations :
Ion aluminium
Al3+
Ion fer III
Fe3+
Ion cuivre II
Cu2+
Ion magnésium
Mg2+
Ion zinc
Zn2+
Ion hydrogène
Ion fer II
Fe2+
Ion sodium
H+
Na+
Anions :
Ion hydroxyde
OH-
Ion sulfate
Ion chlorure
Cl-
Ion nitrate
SO42NO3-
3 . L’ELEMENT CHIMIQUE.
3 . 2 . Les différentes formes d’un élément chimique.
Les isotopes :
Définition :
Les isotopes ont même nombre de protons (Z identique)
mais un nombre de neutrons différent (A différent).
Ils ont mêmes propriété chimique (Z identique) mais des
propriétés nucléaires différentes (A différent).
3 . L’ELEMENT CHIMIQUE.
3 . 2 . Les différentes formes d’un élément chimique.
Les isotopes :
Carbone 12 :
12
6C
Carbone 14 :
14
6C
3 . L’ELEMENT CHIMIQUE.
3 . 2 . Les différentes formes d’un élément chimique.
Datation au Carbone 14 :
A l’instant où un organisme vivant meurt, il contient une quantité
connue de carbone 14. Le carbone 14 étant radioactif, il va
petit à petit se désintégrer, et comme il n’est pas renouvelé, la
quantité contenue dans l’organisme diminue au cours du temps.
Donc, moins un objet contient
de carbone 14, plus il est
vieux.
3 . L’ELEMENT CHIMIQUE.
3 . 3 . Le tableau des éléments.
Dimitri MENDELEIEV
3 . L’ELEMENT CHIMIQUE.
3 . 3 . Le tableau des éléments.
112 éléments chimiques
3 . L’ELEMENT CHIMIQUE.
3 . 3 . Le tableau des éléments.
hydrogène : (K)1
lithium : (K)2(L)1
sodium : (K)2(L)8(M)1
Sur une même colonne, les éléments ont le même nombre
d’électrons sur leur couche externe.
3 . L’ELEMENT CHIMIQUE.
3 . 3 . Le tableau des éléments.
Les éléments d’une même colonne constituent une famille :
• Ils ont des propriétés chimiques semblables.
• Ils forment des ions de même charge.
• Ils forment le même nombre de liaisons dans les molécules
Familles chimiques, éléments les plus connus :
• Les alcalins : lithium, sodium et potassium
• Les halogènes : fluor, chlore, brome et iode
• les gaz nobles : hélium, néon et argon
3 . L’ELEMENT CHIMIQUE.
3 . 3 . Le tableau des éléments.
lithium : (K)2(L)1
beryllium : (K)2(L)2
bore : (K)2(L)3
carbone : (K)2(L)4
azote : (K)2(L)5
oxygène : (K)2(L)6
fluor : (K)2(L)7
Néon : (K)2(L)8
Sur une même ligne, les éléments ont les mêmes couches
électroniques occupées.
Ils forment une période.