Qu est ce qui différentie ces 3 éléments?

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Jean-François Cloutier
il y a 4 ans
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1 Si je regarde un gaz, un liquide ou un solide, qu est ce que je vois? Qu est ce qui différentie ces 3 éléments? Les atomes Structure électronique

2 TP les atomes TP classification périodique

L atome est constitué d un noyau entouré d électrons ou plutôt d un nuage d électrons symbole Le noyau est chargé positivement, il est constitué de particules que l on nomme nucléons.

Le nombre de neutrons est N, on détermine N = A Z Remarque : A est nommé nombre de Masse car il correspond à la masse molaire d un élément Z est nommé : numéro atomique La charge des électrons

3 L atome est constitué d un noyau entouré d électrons ou plutôt d un nuage d électrons symbole Le noyau est chargé positivement, il est constitué de particules que l on nomme nucléons. Il y a A nucléons. Les nucléons positifs sont des protons. Il y a Z protons Les nucléons sans charge sont des neutrons. Le nombre de neutrons est N, on détermine N = A Z Remarque : A est nommé nombre de Masse car il correspond à la masse molaire d un élément Z est nommé : numéro atomique La charge des électrons compense exactement la charge des PROTONS, il y a donc Z électrons La charge élémentaire est : q = 1, C Remarque : la masse d un nucléons est de 1, kg la masse d un électrons est de 9, kg Donc la masse d un atome : c est surtout la masse de son noyau

4 Application constitution vers écriture symbolique Nombre de Protons 8 Nombre de Neutrons 8 Nom Oxygène A = Z = Nombre de nucléons 23 Nombre d électrons 11 Nom Sodium (Na) A = Z = Application écriture symbolique vers constitution Nombre de masse 12 Numéro atomique 6 Nom Carbone Nombre de masse 35 Numéro atomique 17 Nom Chlore Le chlore possède 24 isotopes connus de nombre de masse variant entre 28 et 51. Seuls deux isotopes sont stables, 35Cl et 37Cl, et représentent la quasi-totalité du chlore naturellement présent (respectivement 75,77 et 24,23 %), le reste étant le chlore 36

La couche (K) est la plus profonde, c est-a-dire la plus proche du noyau, la couche (L) est immédiatement au-dessus et la couche (M) vient ensuite. Nombre maximum d électrons : 2.

5 Les atomes les plus simples ne mettent en jeu que trois couches électroniques, nommees (K), (L) et (M). Chaque couche peut contenir un nombre maximal d électrons : 2 pour la couche (K); 8 pour la couche (L) ; 18 pour la couche (M). Les couches sont positionnées autour du noyau dans un ordre croissant. La couche (K) est la plus profonde, c est-a-dire la plus proche du noyau, la couche (L) est immédiatement au-dessus et la couche (M) vient ensuite. Nombre maximum d électrons : 2.n 2 Avec n : nombre de couche Structure électronique Répartition sur les couches : nombre de couche = n = nombre quantique principal K,L,M,N, Avec des cases quantiques = 2 électrons de spins ½ et - ½ Les cases dans des sous couches : nombre de sous couches = l = nombre quantique secondaire s,p,d,f,. D où la présentation des atomes en tableau : Classification Périodique Voir TP tableau périodique

Règle de l octet K(2) : Règle du duet Les ions monoatomiques, sont constitués d un seul atome qui a «gagné» ou «perdu» un ou plusieurs électrons Les ions positifs : Na +, K

6 Mais que se passe-t-il quand un atome n a pas 2 ou 10 ou 18 électrons? (pour remplir les couches K, L, M ) Pour être stable ces atomes doivent remplir leurs couches suivant les règles ci-dessous : K(2) L(8) M(8) : Règle de l octet K(2) L(8) : Règle de l octet K(2) : Règle du duet Les ions monoatomiques, sont constitués d un seul atome qui a «gagné» ou «perdu» un ou plusieurs électrons Les ions positifs : Na +, K +, Ca 2+ sont des cations Les ions négatifs : Cl -, O 2-. sont des anions Pour déterminer le nombre d électrons d un atome stable : on utilise la règle de l octet ou du duet La matière étant électriquement neutre: un corps possédant des cations possède donc également des anions

7 Application constitution électronique d un atome => un ion? Nombre d e - Répartition en couche Nombre quantique n ion? Voir TP Constitution des atomes

8 Pour en savoir plus : un tableau périodique interactif ( sur le web )

Pourquoi mettre en colonne : Groupe 1 : métaux alcalins Hormis l'hydrogène, les éléments du premier groupe du tableau périodique constituent la famille des métaux alcalins.

9 Pourquoi mettre en colonne : Groupe 1 : métaux alcalins Hormis l'hydrogène, les éléments du premier groupe du tableau périodique constituent la famille des métaux alcalins. Il s'agit de métaux peu denses de couleur argentée et à bas point de fusion, plutôt mous à température ambiante, formant des composés ioniques avec les halogènes et chimiquement très réactifs ils réagissent violemment avec l'eau pour donner des hydroxydes qui sont des bases fortes de sorte qu'on ne les trouve jamais sous forme élémentaire dans le milieu naturel. ( ex base NaOH soude liquide) Groupe 2 : métaux alcalino-terreux Un peu plus durs et plus denses que les métaux alcalins, les métaux alcalino-terreux forment également des composés ioniques avec les halogènes mais ne réagissent pas avec l'eau à température ambiante, seulement avec la vapeur d'eau pour former des hydroxydes très basiques. (ex Mg(OH)2 hydroxyde de magnésium, poudre insoluble) Groupe 17 : halogènes les éléments du 17e groupe forment la famille des halogènes. Ils existent sous forme élémentaire diatomique et donnent des acides forts avec l'hydrogène ( exemple acide fort : HCl acide chlorhydrique ). Ils forment des composés ioniques avec les métaux alcalins et les métaux alcalino-terreux. C'est le seul groupe du tableau dont l'état standard des éléments peut être gazeux (fluor, chlore), liquide (brome) ou solide (iode) aux conditions normales de température et de pression Groupe 18 : gaz nobles les éléments du 18e groupe forment la famille des gaz nobles. Aux conditions normales de température et de pression, ce sont des gaz monoatomiques incolores et inodores quasiment dépourvus de réactivité chimique, dont les points de fusion et d'ébullition sont séparés de moins de 10 C à pression atmosphérique.

D'une manière générale, le rayon atomique tend à décroître lorsqu'on parcourt une période de gauche à droite, depuis les métaux alcalins jusqu'aux gaz nobles, et à croître

10 D'une manière générale, le rayon atomique tend à décroître lorsqu'on parcourt une période de gauche à droite, depuis les métaux alcalins jusqu'aux gaz nobles, et à croître lorsqu'on parcourt un groupe de haut en bas. Il croît brutalement lorsqu'on passe d'une période à la suivante, entre le gaz noble d'une période P et le métal alcalin de la période P + 1

L'énergie d'ionisation, qui correspond implicitement à l'énergie de première ionisation, est l'énergie minimum nécessaire pour retirer un électron à un atome et former un cation.

L'énergie de deuxième ionisation est par conséquent l'énergie nécessaire pour retirer un deuxième électron à l'ion précédemment formé, etc.

11 L'énergie d'ionisation, qui correspond implicitement à l'énergie de première ionisation, est l'énergie minimum nécessaire pour retirer un électron à un atome et former un cation. L'électron retiré est le moins lié au noyau atomique et se trouve dans la couche de valence. L'énergie de deuxième ionisation est par conséquent l'énergie nécessaire pour retirer un deuxième électron à l'ion précédemment formé, etc. Pour un atome donné, les énergies d'ionisation successives augmentent avec le degré d'ionisation. Pour le magnésium, par exemple, l'énergie de première ionisation est de 738 kj mol-1 pour former le cation Mg+, tandis que la deuxième est de kj mol-1 pour former le cation Mg2+. Cela s'explique par le fait que les électrons sont d'autant plus liés au noyau qu'ils sont dans des sous-couches intérieures, ce qui explique également que l'énergie de première ionisation croisse quand on se rapproche du haut et de la droite du tableau.

12 L'électronégativité est une indication de la tendance d'un atome à attirer les électrons. Elle dépend à la fois du numéro atomique et de l'éloignement des électrons de valence par rapport au noyau atomique. Plus l'électronégativité est élevée, plus l'élément attire les électrons. Cette grandeur, déterminée par exemple par l'échelle de Pauling, suit globalement la même tendance que l'énergie d'ionisation : elle croît quand on va vers le haut et vers la droite du tableau

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