CM1_DDD_Essentiel_Structure Atome

(
((
(
)
))
)
(
((
( )
))
)
12 1
12 112 1
12 1
6
66
6
1
11
1
12 .
12 .12 .
12 .
1 .
1 .1 .
1 .
M C g m ol
M C g m olM C g m ol
M C g m ol
M proton g m ol
M pro ton g m olM pro ton g m ol
M pro ton g m ol
−
−−
−
−
−−
−
=
==
=
⇒
⇒⇒
⇒
=
==
=
Objectif
ObjectifObjectif
Objectif :
::
:  Comprendre l’Atome et la Classification Périodique des Eléments
I.
I. I.
I. Atome
AtomeAtome
Atome
Constitution
ConstitutionConstitution
Constitution :
::
:
Taille de l
Taille de lTaille de l
Taille de l’
’’
’Atome
AtomeAtome
Atome :
::
:
Ion
IonIon
Ion :
::
: => Espèce Chimique Chargée - Cation = Positif
- Anion = Négatif
Nuage Electr
Nuage ElectrNuage Electr
Nuage Electro
oo
onique
niquenique
nique / Cortège électronique
/ Cortège électronique / Cortège électronique
/ Cortège électronique :
::
:
=> Ensemble des électrons autour du noyau
Isotopes
IsotopesIsotopes
Isotopes :
::
: => Entités ayant même Z, mais un A différent
=> 2 Isotopes ont les mêmes propriétés chimiques / Pas nucléaires…
Element Chimique
Element ChimiqueElement Chimique
Element Chimique :
::
: => Tous les entités ayant même Z
Ex de l’élément Carbone:
1 2
6
C
(99%),
1 3
6
C
(1%) et
1 4
6
C
(radioactif)
Ou de l’élement Hydrogène : 1
1
H
(protium, 99,98%),
2
1
H
(deutérium – eau lourde),
3
1
H
(instable, radioactif)
M
MM
Modèles Historiques
odèles Historiquesodèles Historiques
odèles Historiques :
::
: => Atomos = Brique indivisible de DEMOCRITE (Ve av JC)
=> 1897 = Modèle de Thomson = Nuage Positif + Electron Ponctuel
=> 1909 = Rutherford = Noyau ponctuel (Expérience du bombardement de la feuille d’or)
=> 1913 = Modèle planétaire de Bohr avec QUANTIFICATION des Niveaux d’énergie...
La MOLE
La MOLELa MOLE
La MOLE :
::
: => Nombre d’atomes de Carbone dans 12g de carbone 12 :
12
1212
12
6
66
6
C
CC
C
=> 1 MOLE de protons pèse 1 GRAMME
=> Nombre d’Avogadro :
23 1
23 123 1
23 1
6, 02 10
6, 02 106, 02 10
6, 02 10
A
AA
A
N m ol
N m olN m ol
N m ol
−
−−
−
= ×
= ×= ×
= ×
Masse Molaire
Masse MolaireMasse Molaire
Masse Molaire :
::
: => M = Masse d’une mole de l’élément considéré
=>
1
11
1
( . )
( . )( . )
( . )
m masse
m massem masse
m masse
M en g mol
M en g molM en g mol
M en g mol
n quantité
n quantitén quantité
n quantité
−
−−
−
= =
= == =
= =
Masse Molaire
Masse MolaireMasse Molaire
Masse Molaire d
d d
d’
’’
’un élément
un élémentun élément
un élément :
::
: => Dans la CLASSIFICATION = Moyenne des masse molaires trouvées dans la nature
Résumé de cours
Résumé de cours Résumé de cours
Résumé de cours
–
––
–
CM1
CM1CM1
CM1
–
––
–
Structure de
Structure de Structure de
Structure de
l
ll
l
’
’’
’
Atome
AtomeAtome
Atome
–
––
–
1/2
1/2 1/2
1/2
A
Z
X
Numéro Atomique
Nb de masse
Ecriture
EcritureEcriture
Ecriture
:
::
:
Protons
ProtonsProtons
Protons
Neutrons
NeutronsNeutrons
Neutrons
Charge
ChargeCharge
Charge
Nombre
NombreNombre
Nombre
19
1.6 10
e
q
C
−
+
=×
Z = Numéro
Atomique
Masse
MasseMasse
Masse
27
1.7 10
1
P
kg
muma
−
×
≈
0
q
=
N P
m m
≈
Electrons
ElectronsElectrons
Electrons
19
1.6 10
e
q
C
−
−
=
− ×
31
9.1 10
1
1840
eP
kg
mm
um a
−
×
≈
≪
Z
(Atome neutre)
Nucléons
NucléonsNucléons
Nucléons
A
-
Z
Noyau
=> Nucléons
q Z e
= ×
A = Nombre
de masse
P
m A m
≈ ×
Défi
DéfiDéfi
Défi:
::
:  Charge élémentaire : e = charge d’un proton
 Unité de Masse Atomique : 1uma = masse d’un proton
 Nombre de masse = Nombre de nucléons
 STRUCTURE LACUNAIRE
STRUCTURE LACUNAIRE STRUCTURE LACUNAIRE
STRUCTURE LACUNAIRE
de la matière
de la matièrede la matière
de la matière
1Å = 10
-10
m
= 1 Angström
1 fm =
10
-15
m
10 fm =
10
-14
m
“Soupe” de
charges +
Electrons
Noyau
localisé
Noyau
localisé
Electrons sur des
orbites imposées
Electrons
Isotope du Pb 204 206 207 208
Abondance α 1,4% 24.1% 22.1% 52.4%
Masse Molaire (g.mol
-1
) 203,973 205,974 206,976 207,977
( )
(
)
( )
αα
−
×
=
⇒=
∑
∑
82
1
207.217 .
i
i
i
M
Pb
MPb
M g mol
Pb

II
IIII
II.
. .
. Configuration Electronique
Configuration Electronique Configuration Electronique
Configuration Electronique de l
de lde l
de l’
’’
’Atome
AtomeAtome
Atome
Quadruplet de
Quadruplet de Quadruplet de
Quadruplet de N
NN
Nombres Quantiques
ombres Quantiquesombres Quantiques
ombres Quantiques => (n, l, m l , m s ) (Voir Fiche Jointe)
1. n = nombre quantique principal,
n
∗
∈
ℕ
, caractérise le niveau d’énergie : K, L, M, N, …
(Peut représenter en première approche le rayon de l’orbite autour du noyau)
2. l = nombre quantique secondaire,
l
∈
ℕ
,
0 1
l n
≤ ≤ −
, donne la sous-couche d’énergie : s, p, d, f, g, …
(sharp, principal, diffuse, fundamental, …)
3. m L = nombre quantique magnétique,
l
l m l
− ≤ ≤ +
, caractérise le mvt orbital de l’e
-
autour du noyau
4. m S = nombre quantique de spin,
= ±
1
2
s
m
(Up et Down), donne le mvt de rotation de l’e
-
sur lui-même
Règles de Remplissage
Règles de RemplissageRègles de Remplissage
Règles de Remplissage
1. Principe d’Exclusion de Pauli = 2 e
-
ne peuvent pas avoir le même quadruplet de nb quantiques
2. Règle de KLECHKOWSKI = Niveaux d’énergie par ordre de n + l croissant
=> On remplit au max en commençant par les plus basses énergies = Etat fondamental
=> Tous les e- d’une même sous-couche ont la même énergie
3. Règle de HUND = Maximum de spin parallèles dans la dernière sous-couche
=> Dégénérescence d’un niveau d’énergie = Lorsque plusieurs combinaisons sont possibles…
Electrons de Valence
Electrons de ValenceElectrons de Valence
Electrons de Valence
- Valence = Couche Externe – à partir du n le plus grand (peut-inclure des (n-1)d au passage
- Cœur = à l’intérieur de la couche de valence
II
IIII
III
II
I.
. .
. C
CC
Classification Périodique
lassification Périodiquelassification Périodique
lassification Périodique (Voir Poly)
(Voir Poly) (Voir Poly)
(Voir Poly)
=> Respecte la règle de remplissage de Klechkowski…
Principe
PrincipePrincipe
Principe :
::
: => Représenter la couche de valence, c’est elle qui va réagir avec les molécules voisines…
Représentation de Lewis
Représentation de LewisReprésentation de Lewis
Représentation de Lewis :
::
: => Un point pour un éléctron isolé / un trait pour un doublet (non) liant)
Liaison de Covalence
Liaison de CovalenceLiaison de Covalence
Liaison de Covalence :
::
: => Mise en Commun de 2 électrons de valence de 2 atomes différents
Règle de l
Règle de lRègle de l
Règle de l’
’’
’Octet
OctetOctet
Octet :
::
: => Sur les 2
e
et 3
e
ligne, 8 électrons sur la dernière couche
Valence d
Valence dValence d
Valence d’
’’
’un Atome
un Atomeun Atome
un Atome :
::
: => Nombre d’e- libre sur la couche de valence (ex : Oxygène O => 6)
Covalence d
Covalence dCovalence d
Covalence d’
’’
’un Atome
un Atomeun Atome
un Atome :
::
: => Nombre de liaisons possibles (avec l’octet, par ex O => 2 seulement)
C
CC
Charge Formelle
harge Formelleharge Formelle
harge Formelle :
::
: => Excès ou défaut de charge dans la molécule par rapport à lorsqu’il est seul
Hypervalence
HypervalenceHypervalence
Hypervalence :
::
: => A partir de la 3
e
ligne, possibilité de mettre plus que 8 e- dans la dernière couche
Mésomérie
MésomérieMésomérie
Mésomérie :
::
: => Lorsqu’il y a plusieurs solutions possibles => Moyenne entre toutes…
Formule Développée
Formule DéveloppéeFormule Développée
Formule Développée :
::
: => Complète avec Tout / Semi-développée = Sans les H / Brute = CH 3 CONH 2
Exemple
ExempleExemple
Exemples
ss
s :
::
:
Résumé de cours
Résumé de cours Résumé de cours
Résumé de cours –
––
– CM1
CM1CM1
CM1 –
––
– Structure de
Structure de Structure de
Structure de l
ll
l’
’’
’Atome
AtomeAtome
Atome –
––
– 2
22
2/2
/2/2
/2
1s
2s 2p
3s 3p 3d
4s 4p 4d 4f
5s 5p 5d
6s
Bloc 2s
Bloc 3s
1s
1
Bloc 2p (6 é
léments)
Bloc 3p (6 éléments)
Bloc 4s
Bloc 3d (10 éléments)
Bloc 4p (6 éléments)
Bloc 5s
Bloc 4d (10 éléments)
Bloc 5p (6 éléments)
1s
2
Bloc 6s
L1
: 2 éléments
L2
: 8 éléments
L3
: 8 éléments
L4
: 18 éléments
L5
: 18 éléments
Résumé de cours
Résumé de cours Résumé de cours
Résumé de cours –
––
– CM
CMCM
CM2
22
2 –
––
– Structure de
Structure de Structure de
Structure de l
ll
la Molécule
a Moléculea Molécule
a Molécule –
––
– 1
11
1/
//
/1
11
1
O
OO
O
H
H
C
CC
C
O
C
CC
C
O
OO
O
N
NN
N
H
HH
H
C
CC
C
H
HH
H
H
HH
H
H
HH
H
H
HH
H
C
CC
C
O
OO
O
NH
NHNH
NH
2
22
2
C
CC
C
H
HH
H
3
33
3
O
O
O
S
F
F
F
F
F
F
O
OO
O
O
OO
O
O
OO
O
C
CC
C
O
OO
O