II.6 Les liaisons chimiques

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1 II.6 Les liaisons chimiques Les atomes sont instables. Pour compléter leur dernière couche de valence ils tendent à partager, à perdre ou à gagner 1 ou des électrons De cette façon, ils vont créer des liaisons chimiques

2 Différences entre mélanges et composés: - aucune liaison chimique entre les constituants d un mélange. - les substances d un mélange peuvent être séparées. - les mélanges sont homogènes (sirop + l eau ou hétérogènes (l huile+ l eau)

3 Les propriétés chimiques d'un élément sont dues aux électrons de sa couche externe. Deux éléments ayant même structure électronique externe auront des propriétés chimiques voisines. La classification périodique dispose les éléments par ordre de Z croissant mais regroupe dans une même colonne les éléments ayant même structure électronique externe : ces éléments constituent une famille.

4 Rôle des électrons Les électrons d'un atome se répartissent sur différentes «couches». Ces couches ont pour caractéristiques d'avoir chacune un nombre défini d'électrons et quand la couche est remplie, il est considérer comme saturée. Le nombre de couches électroniques croit avec le numéro atomique. La couche électronique correspond physiquement à l'énergie des électrons de la couche. EX: deux électrons sur une même couche ont besoin de la même énergie pour se faire éjecter de l'atome. Chaque couche est caractérisée par un nombre n, entier strictement positif n 1, appelé nombre quantique et représente un niveau d énergie. Chaque valeur de n définie une couche électronique. n=1 couche K, n= 2 couche L, n=3 couche M, n= 4 couche N, O, P, Q Donc 7 niveaux d énergie. (modèle planétaire) La distance moyenne des électrons au noyau croît quand n croît.

5 En conséquence, les interactions attractives noyau / électron sont de plus en plus faibles quand n croît : les électrons les plus «externes» sont les moins liés au noyau. Rappelons enfin qu'une couche (n) ne peut recevoir que 2n² électrons

6 ex: Li : groupe 1 (métaux alcalins) période 2 3 6,94 Li = 2n 2 première couche 2 électrons deuxième couche 8 électrons mais il n a qu un électron dans sa deuxième couche. (K) a (L) b 3 6,94Li modèle planétaire (Z = 3) : (K) 2 (L) 1

7 Phosphore : (K) 2 (L) 8 (M) P

8 Seulement les 18 premiers éléments chimiques du tableau périodique (de l hydrogène Z=1) à l argon (Z=18) suivent un remplissage linéaire par la saturation de leurs couches électroniques : K, L et M. À partir du potassium (Z=19) sera différent, la répartition électronique par couche est : K=2, L=8, M=8 et N=1.

9 En effet la couche M puisse contenir 18 électrons, on constate que le dernier électron s'est mis sur une nouvelle couche plutôt que de se mettre sur la couche M, alors qu'elle peut encore accueillir 10 électrons. Cela qu on parle de sous-couches électroniques et l exemple de potassium montre les limites du modèle planétaire. on ne considère plus que les électrons sont en orbites autour du noyau comme une planète autour d'un soleil. On considère qu'un électron occupe un espace nommé orbital atomique, c'est-à-dire une zone autour du noyau où l'électron a beaucoup de chances de se trouver. Mais attention ce model est toujours valable. Nous limiterons l'étude de l'atome, aux 3 premières couches électroniques

10 Règle de l octet Couche de valence: couche électronique la plus externe de l atome où se trouvent les électrons chimiquement réactifs. Si on excepte la couche 1 (2 e) les atomes interagissent de façon à se retrouver avec 8 électrons dans leur couche de valence.

11

12 Types de liaisons chimiques - Ioniques - covalentes - hydrogènes

13 Les ions Un ion est un atome (ou une molécule) ayant gagné ou perdu des électrons. Dans tous les cas, le nombre d'électrons diffère de celui des protons composant le noyau : l'ion n'est pas neutre électriquement. Un cation est un ion positif. Un anion est un ion négatif.

14 Les liaisons ioniques + - Atome de sodium Atome de chlore Ion sodium Ion chlorure une paire d'atomes possédant une grande différence d'électronégativité En général entre un non-métal et un métal.

15 H H les liaisons covalentes Simples Une liaison covalente est une liaison chimique dans laquelle deux atomes partagent deux électrons H + C H C H H Atomes de carbone H H Atomes d hydrogène Molécule de Méthane STAPS SVT-L1-2012

16 Doubles O + O O O Atomes d oxygène Molécule d oxygène Triples N + N N N Atomes d azote Molécule d azote STAPS SVT-L1-2012

17 L organisation spatiale de la molécule est directement liée aux types de liaisons qu elle comporte. Plus le nombre d électrons impliqués dans la liaison est grand : plus la force de la liaison est importante. plus l énergie libérée lors de sa rupture est importante.

18 les liaisons hydrogènes Liaisons hydrogène La liaison hydrogène est une force intermoléculaire

19 Ecriture des molécules 3 dimensions En deux dimensions comprimées ou en formule semi-développée les liaisons avec les atomes d'hydrogène sont comprimées: H-C-H donne CH 2. Exemple : (CH 3 -CH 2 -OH): éthanol Ou développer: Séparant le groupe fonctionnel du reste de la molécule. Exemple : C 2 H 5 OH Par constituants atomiques (formule brute). Exemple : C 2 H 6 O

20 II.7 Les réactions chimiques

21 A + B AB AB A + B AB + C AC + B AB + CD AD + CB d) Réaction d oxydoréduction c) Réaction d échange C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO 2 + 6H 2 O + ATP

22 Caractéristiques : Pour décrire complètement une réaction chimique, il faut non seulement identifier les réactifs et les produits mais encore préciser les conditions expérimentales : température, pression, éclairement.. Des deux premières dépend en effet l'état physique des différents corps purs. Enfin la vitesse à laquelle se déroule la réaction, la présence d'un catalyseur et la nécessité d'initier la réaction doivent être précisées

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