notions de chimie

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NOTIONS DE CHIMIE
I- L’ATOME
L’ATOME est le constituant élémentaire de la matière.
L’atome que l’on considère en chimie comme insécable et qui dans les réactions
chimique se transporte en entier pour former avec d’autres atomes des molécules de
corps nouveaux, est en réalité un ensemble complexe.
Il est formé d'un noyau chargé positivement, autour duquel gravitent des électrons,
chargés négativement. Ce modèle de système solaire en miniature constitue une
simplification extrême et ne reflète pas exactement la réalité mais il suffit à comprendre les
interactions physiques et chimiques entre les atomes.
Les électrons tournent en orbite à différentes distances autour du noyau. Ces
électrons, en fonction de leur nombre qui est fonction de chaque atome, vont se ranger sur
des couches concentriques spécifiques ou couches orbitales qui ont des niveaux
d 'énergie différents.
Quelques exemples de structure:
1- L’atome d’hydrogène comprend:
• un noyau central formé d’un proton, particule portant une charge électrique positive
• une particule portant une charge négative et gravitant autour du noyau, appelée
électron
Le proton est 1840 fois plus lourd que l’électron.
2- L’atome d’hélium comprend:
• un noyau central formé de deux protons associés à deux particules ne possédant pas
de charge électrique et appelés pour cela neutrons. La masse du neutron est
pratiquement égale à celle du proton
• une couche électronique formée de deux électrons

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3- L’atome de sodium comprend
• un noyau formé de 11 protons et 12 neutrons
• 11 électrons répartis sur 3 couches concentriques. Ces couches ont des niveaux
d’énergie différents.
4- Synthèse
Ces trois exemples permettent de constater que le nombre de protons du noyau est
toujours égal au nombre d’électrons qui gravitent autour de ce noyau.
L’ensemble des charges électriques positives et négatives se compense, de sorte
que l’atome est électriquement neutre.
Le nombre Z de protons ou d’électrons s’appelle le numéro atomique de l’élément. Le
nombre total de nucléons est appelé nombre de masse, symbolisé par A.
La couche externe ne peut pas excéder 8 électrons (la seule exception est la
première couche orbitale K qui est complète avec 2 électrons)
II- LES ISOTOPES
Certains atomes peuvent posséder le même numéro atomique Z mais différer
par leur nombre de masse A. Quelques exemples sont donnés ci-dessous :
On trouve ainsi trois types d’hydrogène (1 électron) avec soit zéro neutron (
1
H),
soit 1 neutron (
2
H ou deutérium) soit 2 neutrons (
3
H ou tritium). Pour le carbone (6
électrons), on trouve trois types: avec soit 6 neutrons (
12
C) soit 7 neutrons (
13
C) soit
8 neutrons (
14
C).

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Lorsque deux ou plusieurs atomes possèdent le même nombre d’électrons et
diffèrent par leur nombre de neutrons, on dit qu’ils sont des isotopes. L’ensemble des
isotopes correspondant au même numéro atomique constitue un élément, par exemple
l’élément carbone.
Dans la nature, un élément peut posséder plusieurs isotopes. Les isotopes
d’un même élément possèdent strictement les mêmes propriétés chimiques, qui sont
dues à la présence d’un même nombre d’électrons. Par contre, ils diffèrent par
leur masse, parfois aussi par leur stabilité. Ainsi, certains isotopes sont radioactifs, c’est-à-
dire qu’ils se décomposent spontanément et régulièrement en émettant des radiations
ionisantes (rayons gamma, électrons,). Le tritium mentionné plus haut (
3
H) ou le
carbone 14 (
14
C, 6 électrons, 6 protons, 8 neutrons) sont des isotopes radioactifs.
Cette notion d’isotopes radioactifs trouve son application en médecine
nucléaire. Par exemple, l’iode possède dans la nature un seul isotope stable (
127
I). La
glande thyroïde capte spécifiquement l’iode, indispensable à la synthèse des hormones
thyroïdiennes. Si l’on réalise une injection intraveineuse d’un isotope radioactif de l’iode
(iode 123,
123
I, ou iode 131,
131
I), celui-ci se concentre de la même façon dans la thyroïde,
qui accumule ainsi de la radioactivité. La détection de cette radioactivité par une
gamma caméra permet d’avoir une image de la thyroïde.
III- LA STRUCTURE DES IONS
1- LES IONS MONOATOMIQUES
Un ion monoatomique est un atome qui a gagné ou perdu des électrons.
Quand un atome perd des électrons, ce sont d’abord les électrons de sa couche
périphérique. Il devient alors un ion positif ou cation (puisqu'il a perdu un ou plusieurs
électrons de charge négative).
Quand un atome gagne des électrons, il complète sa couche périphérique à 8
électrons. Il devient alors un ion négatif ou anion (puisqu'il a gagné un ou plusieurs
électrons de charge négative).
L’atome de sodium possède 11 protons et 11 électrons. Il peut perdre l’électron de
sa couche périphérique. Il cesse d’être neutre. C’est un ion positif ou cation. On le
représente par Na
+

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L’atome de chlore possède 17 protons et 17 électrons. Il peut capter un électron sur
sa couche périphérique. Il cesse d’être neutre. C’est un ion négatif ou anion. On le
représente par Cl-
Un ion est représenté par le symbole de l’atome accompagné par le nombre de
signes + ou – égal au nombre d’électrons que l’atome neutre a perdu ou gagné.
L’atome de fer peut perdre deux ou trois électrons (Fe++ ou Fe+++).
Le nombre d’électron qui peut être gagné ou perdu par un atome est égal à sa
valence. La valence est le nombre de liaisons qui peuvent être crées avec d'autres atomes
pour créer des molécules. Dans les exemples ci-dessus chlore et sodium sont des atomes
monovalents. Ils peuvent se lier pour former une molécule de chlorure de sodium.
Les métaux peuvent perdre facilement des électrons tandis que les éléments non
métalliques en gagnent.
2- LES IONS POLYATOMIQUES
Il existe également des ions de structure plus complexe qui sont formés de groupements
d’atomes ayant perdu ou gagné des électrons:
• l’ion hydrogène hydraté H3O+
• l’ion sulfate S04- -
• l’ion carbonate C03- -
IV- LES MOLECULES
Une molécule est un ensemble d’atomes unis les uns aux autres par des liaisons
chimiques.
Une liaison entre deux atomes s’établit grâce au besoin commun d’électron pour
saturer la couche d’électrons externe. Ces électrons sont appelés électrons de valence.
Il existe 2 principes de base:
• la règle de l’octet selon laquelle la couche externe ne peut pas excéder 8 électrons (la
seule exception est la première couche orbitale K qui est complète avec 2 électrons)
• les électrons de liaison tendent à se regrouper par paire

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Le nombre de liaisons que peut établir un atome est déterminé par le nombre
d’électrons de valence.
V- CLASSIFICATION PERIODIQUE – LES ATOMES DE LA MATIERE VIVANTE
1- TABLEAU PERIODIQUE
Le tableau périodique des éléments, également appelé table de Mendeleïev, ou
classification périodique des éléments représente tous les éléments chimiques,
ordonnés par numéro atomique croissant et organisés en fonction de leur configuration
électronique, laquelle sous-tend leurs propriétés chimiques.