Notes de cours ATOME partie 1

CHI 110
L1 1er semestre 2010 - 2011

Organisation de l’UE
Calendrier :
Avant Toussaint : 7 CM de 1h30’ et 11 TD de 1h30’
La cristallochimie est vue en TD sous forme de TDI (3 séances)
1ère semaine après Toussaint : Contrôle continu (qcm) portant sur la cristallochimie et l’atomistique
jusqu’aux hydrogénoïdes.
Ensuite : 5 CM et 10 TD dont 4 sous forme de TDI
Examen final après les vacances de Noël
Les TD sont à préparer à la maison avant chaque séance.
En plus, 4 séances de TP de 4h : TP1 et TP2 portant sur l’étude de structures cristallines
TP3 et TP4 portant sur l’étude de solutions aqueuses
Avant chaque session de TP l’étudiant rend à l’enseignant un questionnaire préalablement rempli,
portant sur les notions nécessaires à la réalisation du TP. Pour le TP2 le questionnaire est remplacé
par un test à faire en fin de TP.
Modalités d’évaluation :
Un programme est inclus dans le fascicule de TD. Il regroupe les notions exigibles lors des contrôles.
La note globale de l’UE est composée de 3 notes :
- CC1 : Somme des 4 notes de TP chacune sur 5 (questionnaires + rapports)
- CC2 : Partiel de la Toussaint. Programme incluant les révisions de Terminale (l’élément
chimique, les isotopes, les quantités de matière, états d’oxydation des métaux dans les
cristaux ioniques), description de l’atome d’hydrogène et hydrogénoïdes, cristallochimie.
- EF : Examen final de janvier, rattrapage en juin. Pas de rattrapage pour les CC1 et CC2
Barème : CC1 coef 0,4 CC2 coef 0,6 EF coef 1
Soutien scolaire
Séances de tutorat offertes aux étudiants qui en manifestent le besoin. 1 ou 2 séances par semaine,
par des étudiants de niveau L3, durée 1h30’. Les étudiants arrivent avec leurs questions.
2 séances de soutien offertes dans la semaine qui précède la seconde session par des enseignants de
l’UE. Les étudiants arrivent avec leurs questions.
Fascicule de TD :
Il contient la totalité des sujets d’exercices ainsi que des supports de cours pour les TDI (cours de
cristallochimie) et des fiches support de CM en fin de fascicule. Ces fiches couvrent l’atomistique, les
interactions faibles, et la cristallochimie. Elles sont à considérer comme un aide-mémoire et ne
constituent pas un cours complet comme on peut en trouver dans les ouvrages de premier cycle.

Autres documents
Supports de cours sur les pages web de l’UJF :
http://dlst.ujf-grenoble.fr/ → Unités d’enseignement → Documents pédagogiques
 Chimie → Type : Cours → UE : CHI110
http://dcm.ujf-grenoble.fr/PERSONNEL/CT/casida/Enseignement/L1/CH110/cours/
Livres : Paul Arnaud Chimie Physique 1ère partie (Dunod)
PW Atkins Chimie Physique (De Boeck)
Le Cours en amphi
Il traite les savoirs relatifs au programme de l’UE, c’est à dire ceux qui sont exigibles lors de l’EF et
ceux qui sont nécessaires à la résolution des exercices. Mais il est également destiné à permettre à
l’étudiant de placer ces savoirs dans une perspective plus large par rapport aux autres domaines de
la chimie, par rapport à leurs applications possibles et leur impact sur la société. On s’efforcera aussi,
pour chaque théorie ou modèle abordé, de rappeler le contexte scientifique et historique dans
lequel celui-ci a été développé. Cette approche vise à ce que l’étudiant garde à l’esprit que tout
modèle, pour évolué qu’il soit, est par essence incomplet, et que le rôle du scientifique est de
trouver les modèles qui permettent au mieux de décrire le monde physique et, en parallèle, de
développer les outils permettant de le sonder. La validité d’une théorie dépend donc du système
auquel on l’applique : Bien que régis par les mêmes lois physiques, on n’utilise pas les mêmes
modèles pour décrire le mouvement des planètes autour d’une étoile que pour décrire les électrons
autour d’un atome.
Les définitions à connaître sont indiquées en couleur rouge.
Les calculs et équations ne sont pas exigibles à l’examen. Seules les formules
encadrées sont à connaître.

première partie :
l’atome

I : Constituants de l’atome
1 La théorie atomique
a Origines
Du grec « atomos » = qui ne peut être divisé.
La théorie atomique apparait à l’antiquité. Au Ve siècle av. JC les philosophes présocratiques
Leucippe, Démocrite, puis Epicure, défendent la théorie de grains de matière indivisibles qu’ils
appellent atomes. Cette théorie s’oppose à celle, plus répandue, des 4 éléments, selon laquelle
toute matière peut être divisée à l’infini, étant constituée des 4 principes (la terre, l’eau, l’air, le feu)
dans des proportions variables. La théorie atomique dit, au contraire, que le réel est formé de vide
(le néant) et d’atomes insécables qui se conservent éternellement.
Le poète romain Lucrèce (Ier siècle av. JC) expose cette théorie de manière exemplaire dans son
poème en 6 chants intitulé De Rerum Natura :
« …
D'ailleurs, s'il n'y a aucun terme à la petitesse, les moindres corps se
composeront de parties innombrables, puisque la moitié même de chaque
moitié aura la sienne, et se partagera à l'infini. Quelle différence restera-t-il
donc entre une masse énorme et un atome imperceptible? Aucune; car,
quoique le monde soit immense, la plus petite chose contiendra autant de
parties que le monde.
Mais comme la saine raison se récrie et rejette une telle idée, tu es obligé de
reconnaître qu'il y a certains corps qui ne peuvent plus avoir de parties, et
qui sont de la plus petite nature possible; et que si ces corps existent, ils
doivent être solides et éternels.
… »
Pour Lucrèce et les épicuriens, les atomes se différencient par leur taille et leur forme. La taille des
atomes leur confère la propriété de traverser ou non d’autres corps en se faufilant entre leurs
atomes. Ainsi, la foudre et la lumière doivent être constitués d’atomes minuscules. La forme des
atomes, quant à elle, leur confère, entre autres, des propriétés de cohésion. Ainsi, l’air et l’eau
doivent être formés d’atomes lisses glissant facilement les uns sur les autres, tandis que le diamant,
la roche et le métal doivent être formés d’ « atomes crochus » intimement liés les uns aux autres.
Cependant l’atomisme antique reste une doctrine philosophique largement basée sur l’intuition. En
effet, la pensée antique ne connait pas la démarche scientifique moderne basée sur les preuves
expérimentales. L’ « hypothèse atomique » a commencé à devenir une théorie scientifique lorsqu’il
est apparu qu’elle pouvait expliquer de manière satisfaisante divers faits expérimentaux.
Comme toutes les doctrines philosophiques antiques, et en particulier celles appartenant à
l’épicurisme, les thèses atomistes furent activement combattues par l’église catholique au moyen