Rappel Classe les différents corps en deux grandes catégories en justifiant ton classement:

Transcription

1 Chapitre 10 : Classification des substances Date : Rappel : Nous avons déjà classé diverses substances en vertu de divers critères. Classons-les en fonction de leur formule chimique. Quelles molécules contenues dans les corps formés des substances suivantes: H: C: S: 0: Ne: He: N: Fe: air : N C0 2 + H 20 + He + H 20 C0 2 Ne NH3 H2 O2 Fe + S H2S Exercice : Rappel Classe les différents corps en deux grandes catégories en justifiant ton classement: 1. L air est constitué d atomes et de molécules différentes : c est un mélange. L exemple (fer + soufre ) est également un mélange; le signe + l indique. Un mélange est un corps constitué d atomes et/ou de molécules différents. L eau, le gaz carbonique, le néon, l ammoniac, le dihydrogène, le dioxygène et l acide sulfhydrique sont tous des corps purs (on peut les désigner par une formule moléculaire ou un symbole). Ils sont constitués d atomes ou de molécules identiques Un corps pur est un corps constitué d atomes ou de molécules identiques Exercice : Classe à présent les corps purs en deux catégories en justifiant ton classement: 1 ère catégorie 2 ième catégorie Ces corps sont Ces corps sont Définitions : LEJ / Chimie 3 ème Mme Vanden Abeele 1 Références : Chimie 3 e Ed. Plantyn

2 Les corps purs simples / MÉTAUX ET NON-MÉTAUX Essayons de classer les corps purs simples Conductibilité thermique Le corps conduit-il bien la chaleur? Rappel du cours de 2 ième Expérimentation Observation Conclusion un récipient percé de 5 trous et de 5 barres de matière différente dont tu auras, au préalable, enduit une extrémité de paraffine. Versons de l eau bouillante dans le récipient. La paraffine fond mais pas en même temps sur les diverses substances. Elle fond plus vite sur les métaux Certaines substances conduisent mieux la chaleur que d autres. Conductibilité électrique Les corps conduisent-ils tous bien l électricité? Masse volumique Le corps a-t-il une masse volumique supérieure à 2,5 g/cm 3? corps purs simples aluminium carbone cuivre fer iode magnésium phosphore zinc soufre mercure masse volumique (g/cm3) 2,7 2,2 8,9 7,9 4,7 1,7 2,2 7,1 2,07 13,6 Observe les résultats obtenus en combien de catégories proposes-tu de classer ces 5 corps purs simples? Lesquels pourrait-on classer ensemble? Proposer un nom pour chacune des catégories? LEJ / Chimie 3 ème Mme Vanden Abeele 2 Références : Chimie 3 e Ed. Plantyn

3 TABLEAU Corps purs simples Critères Carbone fer soufre aluminium cuivre Aspect brillant Malléabilité Conduction thermique Conduction électrique g 2,5 cm ³ Tableau comparatif des propriétés physiques Les métaux M Les non-métaux : X En général Les métaux sont brillants (ils réfléchissent la lumière). Ils sont malléables (ils plient sans casser). Ils sont bons conducteurs électriques. Ils sont bons conducteurs thermiques Les non-métaux sont mats. ils sont cassants. Ils sont mauvais conducteurs électriques. Ils sont mauvais conducteurs thermiques Leur masse volumique est supérieure 2,5 g/cm 3. Leur masse volumique est inférieure à 2,5 g/cm 3. Ils sont solides à température ordinaire sauf le mercure. Ils sont soit solides soit liquides soit gazeux. Il existe beaucoup d exceptions à cette classification. Les critères physiques seuls sont donc insuffisants, il faut en chercher d autres notamment la structure atomique ex : Les métaux sont «donneurs d électrons» alors les non-métaux sont plutôt des «receveurs» d électrons,. Remarque : Certains corps purs simples ne possèdent pas toutes les caractéristiques d un métal ou non- métal : ils sont dits à caractère prédominant métallique ou non-métallique. LEJ / Chimie 3 ème Mme Vanden Abeele 3 Références : Chimie 3 e Ed. Plantyn

4 Essayons de classer les corps purs composés Les corps purs composés 1 ière EXPÉRIENCE Manipulation Observation équation de la réaction chimique (à pondérer): Versons de l eau distillée dans un bocal. Prenons un morceau de ruban de magnésium à l aide d une pince. Chauffons une extrémité du ruban à l aide d un bec Bunsen dès que la réaction de combustion débute, plaçons la pince et le ruban au-dessus du bocal Le magnésium brûle avec une flamme blanche très vive, aveuglante. Formation d une «fumée» blanche Mg Manipulation Observation équation de la réaction chimique (à pondérer): MgO Déposons le résidu dans le bocal Attendons un peu Versons qqs gouttes d indicateur universel. 2 ième EXPÉRIENCE L indicateur vire au violet MgO + H 20 Mg(OH) 2 Manipulation Observation équation de la réaction chimique (à pondérer): Versons de l eau distillée dans un bocal. Prenons une cuiller à combustion Prélevons une petite quantité de soufre à l aide d une spatule et déposons le dans la cuiller à combustion. Chauffons la cuiller à combustion à l aide d un bec Bunsen dès que le soufre s enflamme, introduisons délicatement la cuiller à combustion dans le bocal de telle manière que la cuiller soit audessus du niveau d eau. Le soufre brûle avec une flamme bleue, il y a formation d un «gaz» blanchâtre. S SO 2 Manipulation Observation équation de la réaction chimique (à pondérer): Enlève la cuiller à combustion et referme le tube avec le carton. Agite (sans renverser) afin de mettre en contact le gaz obtenu et l eau distillée. L indicateur vire au rouge SO 2 + H 20 H 2SO 3 Attendons un peu Versons qqs gouttes d indicateur universel. Conclusion : Les métaux et les non-métaux réagissent avec l oxygène pour former des OXYDES Les oxydes réagissent avec l eau pour former des substances différentes. LEJ / Chimie 3 ème Mme Vanden Abeele 4 Références : Chimie 3 e Ed. Plantyn

5 LES OXYDES La réaction chimique qui se produit lorsqu on brûle un corps s appelle une combustion. Une combustion est donc la réaction chimique d un corps avec du dioxygène. Le produit résultant d une combustion s appelle un oxyde. Il existe deux types d oxydes: les oxydes métalliques: Métal + dioxygène oxyde métallique (M) (0 2) (MO) les oxydes non-métalliques: Non-métal + dioxygène oxyde non-métallique (X) (0 2) (X0) LES ACIDES, BASES ET SELS Les corps purs composés en solution dans l eau donnent dans la plupart des cas 3 types de substances: les acides, les bases et les sels. Si nous avons, dans une première approche, classé ces corps à l aide d indicateurs colorés: acides : + IU : couleur rouge bases : + IU : couleur bleu sels : Remarque : Il faut savoir que cette classification n est pas rigoureuse car la coloration des indicateurs colorés dépend de la quantité (concentration) et de la qualité des acides et des bases. De plus certains sels ont un caractère acide, d autres un caractère basique. En réalité, ces corps purs sont principalement classés selon des propriétés chimiques que vous étudierez ultérieurement. Par convention, la formule moléculaire des sera: acides bases sels HX ou HXO (X représente un non-métal) MOH (M représente un métal) MX ou MXO Remarques Un oxyde métallique, s il réagit avec l eau donne une base; il sera, pour cette raison, également appelé oxyde basique. Un oxyde non-métallique, s il réagit avec l eau donne un acide; il sera, pour cette raison, appelé oxyde acide. LEJ / Chimie 3 ème Mme Vanden Abeele 5 Références : Chimie 3 e Ed. Plantyn

6 ORGANIGRAMME SUBSTANCES SUBSTANCES MINERALES SUBSTANCES ORGANIQUES (SUBSTANCES DONT LA MOLECULE CONTIENT DU C SAUF CO, C0 2, CS 2, H 2C0 3 ET SES SELS) CORPS PURS MELANGES CORPS PURS SIMPLES CORPS PURS COMPOSES MELANGES HOMOGENES MELANGES HETEROGENES METAUX NON METAUX ACIDES HYDROXYDES SELS OXYDES MÉTALLIQUES OXYDES NON MÉTALLIQUES Remarque : L étude des substances organiques sera abordée ultérieurement. LEJ / Chimie 3 ème Mme Vanden Abeele 6 Références : Chimie 3 e Ed. Plantyn

7 LA NOMENCLATURE Il faudra être capable de : classer une série de corps en fonction de l organigramme construit en classe, nommer une série de corps purs dont on donne les formules chimiques, écrire les formules d une série de corps purs dont on donne le nom. I. LA NOMENCLATURE DES OXYDES I.1. Les oxydes métalliques Exemples: Na 20 MgO Al 20 3 FeO Fe 20 3 oxyde de sodium, oxyde de magnésium, oxyde d aluminium, oxyde de fer (II), oxyde de fer (III). oxyde de + métal I. 2. Les oxydes non-métalliques Cl 20 CO N 20 3 CO 2 P 20 5 S0 3 Cl 20 7 Exemples: hémioxyde de chlore, monoxyde de carbone, hémitrioxyde d azote, dioxyde de carbone, hémipentoxyde de phosphore, trioxyde de soufre, hémiheptoxyde de chlore. préfixe-oxyde de + non-métal Le préfixe provient du rapport entre le nombre d atomes d oxygène constituant la molécule et le nombre d atomes de X. 1/2 hémi 1 mono 3/2 hémitri 2 Di 5/2 hémipent 3 tri LEJ / Chimie 3 ème Mme Vanden Abeele 7 Références : Chimie 3 e Ed. Plantyn

8 II. LA NOMENCLATURE DES BASES Exemples: Mg(OH) 2 NaOH Al(OH) 3 hydroxyde de magnésium, hydroxyde de sodium, hydroxyde d aluminium, AgOH hydroxyde d argent (1). hydroxyde de + métal III. LA NOMENCLATURE DES ACIDES III.1. exemples: Les acides binaires (2 sortes d atomes) Exemples : H2S HF HBr sulfure d hydrogène, fluorure d hydrogène, bromure d hydrogène. non-métal + ure d hydrogène III.2. Les acides ternaires (3 sortes d atomes) Exemples H 2S0 3 H 2S0 4 H 3P0 3 H 3P0 4 HNO 2 HN0 3 H 2C0 3 sulfite d hydrogène, sulfate d hydrogène, phosphite d hydrogène, phosphate d hydrogène, nitrite d hydrogène, nitrate d hydrogène, carbonate d hydrogène. non-métal - ite (moins riche en O) d hydrogène - ate (plus riche en O) Remarque Un cas particulier HClO hypochlorite d hydrogène, HClO 2 chlorite d hydrogène, HClO 3 chlorate d hydrogène, HCl0 4 perchlorate d hydrogène. LEJ / Chimie 3 ème Mme Vanden Abeele 8 Références : Chimie 3 e Ed. Plantyn

9 L ANCIENNE NOMENCLATURE La nomenclature des acides développée ci-dessus est la nouvelle nomenclature des acides mais il existe une ancienne nomenclature qu il est intéressant d étudier actuellement. En effet, si on ouvre une armoire dans un laboratoire, on apercevra des flacons et bouteilles étiquetés selon l ancienne nomenclature. Il est donc utile de la connaître afin d identifier les produits. Les acides binaires (2 sortes d atomes) H 2S HF HBr Exemples: acide sulfhydrique, acide fluorhydrique, acide bromhydrique. acide + non-métal-hydrique Les acides ternaires (3 sortes d atomes) H 2S0 3 H 2S0 4 H 3P0 3 H 3P0 4 HNO 2 HN0 3 H 2C0 3 Exemples: acide sulfureux, acide sulfurique, acide phosphoreux, acide phosphorique, acide nitreux, acide nitrique, acide carbonique. acide + non-métal + eux (moins riche en O) + ique (plus riche en O) Remarque Un cas particulier HClO acide hypochloreux, HClO 2 acide chloreux, HClO 3 acide chlorique, HCl0 4 acide perchlorique. LEJ / Chimie 3 ème Mme Vanden Abeele 9 Références : Chimie 3 e Ed. Plantyn

10 IV. LA NOMENCLATURE DES SELS IV.1. Les sels binaires (2 sortes d atomes) Na 2S CaCl 2 KBr Exemples : sulfure de sodium, chlorure de calcium, bromure de potassium. non-métal+ure de + métal. IV.2. Les sels ternaires (3 sortes d atomes) MgSO 3 K 3P0 4 Al(NO 2) 3 FeSO 4 Exemples: sulfite de magnésium, phosphate de potassium, nitrite d aluminium, sulfate de fer (II). non-métal + ite (moins riche en O) de + métal. + ate (plus riche en O) LEJ / Chimie 3 ème Mme Vanden Abeele 10 Références : Chimie 3 e Ed. Plantyn

11 SYNTHÈSE formule générale Les oxydes oxydes métalliques ou basiques M O nom : Oxyde de + métal oxydes non-métalliques ou acides X O nom : Préfixe + oxyde de + non-métal Les acides Acides binaires H X nom : non-métal + ure + d hydrogène ou acide + non-métal + hydrique. Acides ternaires ate nom : non-métal + + d hydrogène ite ou ique acide + non-métal + eux H X O Les hydroxydes nom : hydroxyde de + métal MOH Les sels Sels binaires M X nom : non-métal + ure de + métal Sels ternaires M X O ate nom : non-métal + de + métal ite Dans la nomenclature des oxydes métalliques, des bases et des sels, nous conviendrons de noter entre parenthèses la valence de l atome métallique situé dans le tableau périodique. LEJ / Chimie 3 ème Mme Vanden Abeele 11 Références : Chimie 3 e Ed. Plantyn

12 EXERCICES 1. Écris les formules des corps purs composés suivants et précise de quel type de corps il s agit. Hydroxyde de calcium Ca(OH) 2 hydroxyde Sulfure d hydrogène H 2S acide binaire Hémipentoxyde de chlore Cl 2O 5 oxyde non métallique Fluorure de potassium KF sel binaire Sulfate d hydrogène H 2 SO 4 acide ternaire Dioxyde d azote NO 2 oxyde non métallique Hydroxyde de sodium NaOH hydroxyde Oxyde de calcium CaO oxyde métallique hémiheptoxyde de chlore Cl 2O 7 oxyde non métallique fluorite d hydrogène HFO 2 acide ternaire Phosphite d hydrogène H 3PO 3 acide ternaire Sulfite d hydrogène H 2SO 3 acide ternaire Chlorate d hydrogène HClO 3 acide ternaire Nitrite de calcium Ca(NO 2) 2 sel ternaire 2. Trouve les noms correspondant aux formules chimiques suivantes et précise de quel type de corps il s agit. Na 2CO 3 Carbonate de calcium Sel ternaire H 3P0 4 Phosphate d hydrogène Acide ternaire N 20 3 Trioxyde de diazote Oxyde non métallique NaOH Hydroxyde de sodium Hydroxyde Na 20 Oxyde de sodium Oxyde métallique LiOH Hydroxyde de lithium Hydroxyde CuS0 4 Sulfate de cuivre (II) Sel ternaire P 20 3 Trioxyde de diphosphore Oxyde non métallique LEJ / Chimie 3 ème Mme Vanden Abeele 12 Références : Chimie 3 e Ed. Plantyn

13 P 20 5 pentoxyde de diphosphore Oxyde non métallique BaO Oxyde de baryum Oxyde métallique NaClO 2 Chlorite de sodium Sel ternaire HCl Chlorure d hydrogène Acide binaire (NH 4) 2C0 3 Carbonate d ammonium Sel ternaire K 2SO 4 Sulfate de potassium Sel ternaire HBr0 4 Bromate d hydrogène Acide ternaire 3. Complète le texte suivant en indiquant entre parenthèses la formule moléculaire des corps cités: Pour créer un milieu carencé en dioxyde de carbone ( CO2 ), il suffit de faire passer l air dans un récipient contenant de l hydroxyde de potassium ( KOH ) ou de l eau de chaux c est-à-dire de l eau et de l hydroxyde de calcium ( Ca(OH)2 ) L avantage de l utilisation de l eau de chaux est sa faculté de se troubler. En effet, lorsque le dioxyde de carbone ( CO2 ) entre en contact avec l eau ( H2O ) ils réagissent et donnent du carbonate d hydrogène ( H2CO3 ). Celui-ci va alors réagir avec l hydroxyde de calcium pour donner du calcaire ou ( CaCO3 ) et de l eau avec cet aspect laiteux bien connu. 4. Complète le texte suivant en indiquant entre parenthèses la formule moléculaire des corps cités: Quelques renseignements sur divers métaux En présence d eau ( H 2O ) ou de vapeur d eau ( ), de dioxygène ( O 2 ) et de dioxyde de carbone ( CO 2 ), le fer ( Fe ) se recouvre d une couche d hydroxyde de fer (III) ( Fe(OH) 3 ) plus connu sous le nom de rouille. Le mercure ( Hg ) se rencontre dans la nature à l état de sulfure de mercure ( HgS ) ( II ) ou cinabre (en Espagne, Autriche, États-Unis). Lorsqu on brûle le cinabre (HgS ), on obtient du dioxyde de soufre ( SO 2 ) et des vapeurs de mercure Hg L oxyde de cuivre(i)( Cu 2O ) et l oxyde de cuivre(ll)( CuO ) sont utilisés pour colorer les verres, le premier en rouge, le second en vert. Une batterie de voiture contient des électrodes en plomb ( Pb ) et en oxyde de plomb (IV) ( PbO 2 ) baignant dans de l eau distillée ( H 2O ) additionnée d acide sulfurique ( H 2SO 4 ). Au cours de l utilisation d une batterie, celle-ci fournit du courant électrique et se décharge les électrodes se transforment progressivement en sulfate de plomb (II) ( PbSO 4 ). L alternateur de la voiture fournit un courant qui recharge la batterie le sulfate de plomb (II) ( PbSO 4 ) se retransforme alors en plomb ( Pb ) à une électrode et en oxyde de plomb (IV) ( PbO 2 )à l autre. LEJ / Chimie 3 ème Mme Vanden Abeele 13 Références : Chimie 3 e Ed. Plantyn