rappel de chimie

BPREA agri/viti
UCG2 : BIOLOGIE
RAPPEL DE CHIMIE
I. Les atomes
A. DEFINITION
La matière se présente sous des formes très diverses. Quoi de plus dissemblable, à première
vue, qu'un diamant, un lingot d'or et un clou en fer ? Cependant ces objets, si différents soient-ils en
apparence, ont une caractéristique commune : ils sont tous constitués d'« atomes ».
Tout objet, si petit qu'il paraisse, contient une quantité énorme d'atomes. Si l'on pouvait, par
exemple, compter le nombre d'atomes de fer que contient un clou, on parviendrait à un nombre
supérieur à cent mille milliards de milliards.
Le mot atome, qui nous vient du grec ancien, signifie précisément « indivisible ».
Les atomes pourtant ne sont pas indivisibles. Ils sont composés à leur tour de particules plus
petites encore : les protons, les neutrons et les électrons.
Les protons et les neutrons se trouvent dans la partie centrale de l'atome, son noyau. Les
électrons, en revanche, libres de se mouvoir, « tournent » autour du noyau.
Le plus rare sur la Terre.
C'est l'atome d'astate (numéro
atomique 85). Dans toute la croûte
terrestre, il n'y en a que 0,16 g.
Le plus commun sur la
Terre. C'est l'atome de fer
(numéro atomique 26). En effet,
plus d'un tiers de la masse de
notre planète est constitué de fer.
Le plus commun dans
l'atmosphère terrestre. C'est
l'atome d'azote (numéro atomique
7). Il représente les trois quarts de
l'enveloppe de gaz qui entoure la
Terre.
Le plus abondant dans
l'Univers.
C'est
l'atome
d'hydrogène (numéro atomique 1).
Dans le cosmos, 80 atomes sur
100 sont des atomes d'hydrogène.
Par définition, un atome est toujours neutre. C’est à dire qu’il
possède autant de charges positives que négatives.
B. NUMÉRO ATOMIQUE ET MASSE ATOMIQUE
Les neutrons, comme leur nom l'indique, ont une
charge nulle, et ils n'influent donc pas sur le comportement
« électrique » de l'atome. Ils contribuent, par contre, et de
façon importante, à en déterminer la masse. En effet, la
masse d'un neutron, tout comme celle d'un proton, est
presque égale à deux mille électrons. Cela signifie que
toute la masse de l'atome est pratiquement concentrée dans
le noyau, tandis que l'apport des électrons s'avère très
réduit.
C'est par le nombre de protons, de neutrons et
d'électrons que les atomes se différencient.
Le nombre de protons présents dans le noyau d'un
atome est indiqué par le numéro atomique Z
placé en dessous de la lettre correspondant à l’atome.
La masse d'un atome est égale à la somme du nombre
des neutrons et du nombre des protons (les électrons
sont des particules de masse négligeable par rapport à
celle des autres constituants de l'atome). placé au
dessus de la lettre correspondant à l’atome.
A
X
Z
Les atomes ayant le même numéro
atomique Z et un nombre de masse
A différent (c'est-à-dire les atomes
ayant un nombre de neutrons
différent) appartiennent au même
élément, car ils présentent les
mêmes propriétés chimiques, même
s'ils diffèrent quant à la masse. Ils
sont appelés isotopes
A : nombre de masse (Neutrons + Protons).
Z : numéro atomique : nombre de protons.
X : symbole chimique de l’atome.
12
16
C
O
6
8
atome :
masse :
nombre d’é- :
Electron : chargé négativement
Proton : chargé positivement
Neutron : électriquement neutre
atome :
masse :
nombre d’é- :
C. LA CLASSIFICATION PÉRIODIQUE DES ÉLÉMENTS
En 1869, le chimiste russe Dimitri Ivanovitch Mendeleïev (1834-1907), établit une
classification des éléments chimiques connus à l'époque, classification qui porte son
nom. Les éléments rangés dans une même colonne du tableau ont des propriétés
chimiques semblables. On dit qu'ils appartiennent au même groupe. Les éléments
rangés sur une même ligne constituent une période. Mendeleïev identifia sept
périodes, une subdivision encore acceptée et qui inclut des éléments découverts
II. la molécule
A. DEFINITION
C’est la plus petite particule possible d’un composé à l’état libre (liquide, solide ou gazeux),
constituée d’atomes.
B. CONSTRUCTION DES MOLECULES
Une molécule est le résultat de l’établissement de liaisons
covalentes entre deux ou plusieurs atomes.
Chaque élément chimique ne peut former qu’un nombre donné de
liaisons covalentes : on appelle ce nombre la valence de l’élément
en question. Une molécule est définie d’abord par la nature des
différents éléments qui la composent et le nombre d’atomes de
chaque espèce. C’est ce qui est donné par la formule brute d’une
molécule : par exemple, la molécule d’eau, de formule brute H2O,
est formée de deux atomes d’hydrogène (H) et d’un atome
d’oxygène (O).
Lors de réactions chimiques entre deux composés, certaines
liaisons se brisent tandis que d’autres se reforment. La liaison
covalente étant la mise en commun d’une paire d’électrons, une
réaction chimique est donc un réarrangement électronique entre un
certain nombre d’atomes. Aussi, pour réagir entre elles, deux
molécules doivent s’approcher à une distance suffisamment courte,
et les atomes concernés par le réarrangement doivent se présenter
face à face.
Exercice : Représenter la molécule de méthane. Le méthane est un composé moléculaire, formé de
quatre atomes d'hydrogène associés à un atome de carbone par des liaisons covalentes. La molécule
est un tétraèdre.
La molécule de dioxygène : O2 : molécule formée de deux atomes d’oxygène liés par une liaison
double.
Dioxygène
Représentations du dioxygène
Exercice : représenter la molécule de dioxyde de carbone, qui est formé de deux atomes d’oxygène
et d’un atome de carbone liés par des liaisons doubles. La molécule est linéaire.
III. L’ion
A. Définition
C’est une particule chargée électriquement et formée lorsqu'un atome ou une molécule
gagne ou perd un ou plusieurs électrons. Un atome qui perd un électron forme un ion chargé
positivement, appelé cation. Un atome qui gagne un électron forme un ion chargé négativement,
appelé anion.
L’ion est à la base neutre.
Exemple :
-
Un cation : ion chargé positivement.
20
2+
Ca : Calcium.
20 protons et 20 électrons.
-
Ca
: le cation calcium
20 protons et 18 électrons.
Un anion : ion chargé négativement.
9
-
F : Fluor.
9 protons et 9 électrons.
F
: l’anion fluor
9 protons et 10 électrons.