Univers_cours n 5 : LES ELEMENTS CHIMIQUES M.HENRY

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1 Univers_cours n 5 : LES ELEMENTS CHIMIQUES M.HENRY I] Qu'est-ce qu'un atome? 1 ) Définition : Un atome est un très petit grain de matière. Il est l'élément de base des solides, liquides et gaz. Un atome est constitué d'un... chargé... autour duquel circulent des... chargés... Un atome est électriquement... NOYAU 2) Le noyau d'un atome : Positions possibles d'un électron. Lien Le noyau d'un atome est constitué de... et de... appelés... 3) Caractéristiques des constituants de l'atome : masse charge localisation proton neutron électron Exemple : e = 1,6 x C. Coulomb unité pour les charges électriques. Bilan des charges : A retenir :.. Dans un atome, le nombre... est donc... au nombre... 1

2 4) notation symbolique d'un atome : La notation A Tous les atomes sont notés sous une certaine forme Z X. A quoi correspondent ces lettres et ces nombres? A X Z A Z X Une relation importante : Nombre de neutrons N d'un atome =... Exercice : Indique combien d'électrons, de protons et de neutrons sont présents dans les deux atomes : 238 U 56 Fe nombre de protons... nombre d'électrons... nombre de neutrons... nombre de protons... nombre d'électrons... nombre de neutrons t 5) Dimensions des atomes et des noyaux : R m et R 10 atome noyau 15 m Electron Donc : R atome / R noyau = = = Noyau Rnoyau Le noyau est est environ... fois plus... que l'atome. Si le noyau était une bille de 1 cm de diamètre, l'atome tiendrait dans une sphère de... de diamètre! L'espace considérable entre les électrons et le noyau est... (Lien vers l'expérience de Rutherford ). R atome Comme l'univers, l'atome est essentiellement constitué de... : on dit qu'il a une structure... 2

3 II ] L'élément chimique. 1) Définition : On donne le nom d'élément chimique à l'ensemble des particules, qu'il s'agisse d'atomes ou d'ions, caractérisées par le même nombre Z de protons présents dans leur noyau. Exemple : Compléter en utilisant : CuSO 4, Cu(OH) 2, Cu, CuO, Cu 2+, Cu +. L élément cuivre est présent dans le métal cuivre..., les ions cuivre..., l oxyde de cuivre..., le sulfate de cuivre..., et l hydroxyde de cuivre... 2 ) Symboles des éléments. L atome est symbolisé par une ou deux lettres, la première étant toujours une majuscule (C pour l atome de carbone, Cl pour celui de chlore,...). Dans la classification périodique, les éléments sont rangés par numéro atomique Z... Dmitri Ivanovitch Mendeleïev (en russe : Дмитрий Иванович Менделеев), né le 8 février 1834 à Tobolsk et mort le 2 février 1907 à Saint-Pétersbourg, est un chimiste russe.il est principalement connu pour son travail sur la classification périodique des éléments, publié en 1869 et également appelé tableau de Mendeleïev. 3 ) Conservation des éléments (voir tp " Pourquoi Mars est-elle rouge?") : Les réactions chimiques se font sans apparition ni perte d'éléments. Les éléments mis en jeu peuvent éventuellement changer de forme, c'est à dire qu un élément se présentant sous forme d'atome (exemple la limaille de Fer) peut se transformer en ion (Fe 2+ par exemple) ou se combiner (s'assembler) à d'autres atomes et vis versa. Il y a conservation des éléments au cours des transformations chimiques, c est le principe de Lavoisier1789 :

4 Exemple :... Donner un titre. Fer (Fe) Expérience 1 Expérience 2 Expérience 5 Expérience 3 Expérience 4 III] Les différentes formes d'un élément. 1) Les ions : Un ion est un atome ( ou un groupe d'atomes ) qui a... ou... un ou plusieurs électron(s). Le noyau... modifié. Un atome (ou un groupe d'atomes) et l'ion correspondant ont donc le même nombre Z de protons. Un atome est électriquement neutre ( autant de charges + que de charges -) : S il perd des électrons (...), il devient chargé... c est un ion... appelé cation. Exemples: Si un atome gagne des électrons (...), il devient chargé..., c est un ion... appelé anion. Exemples: 2) Les isotopes : Des isotopes sont des atomes ayant le même numéro atomique Z mais un nombre de neutrons différents. Ils diffèrent par leur nombre de neutrons. Exemple : 12 C 14 C et 6 6 Il y a... neutrons/ protons/ électrons de plus dans le 2 ème. 4

5 IV] Les niveaux d'énergie : Comment se répartissent les électrons autour du noyau? 1) Couches électroniques Les électrons se répartissent en couches (ou niveau d énergie). Les niveaux d énergies sont désignés par les lettres K, L, et M. niveau K L M Nombre d électron max. Une couche est saturée lorsqu'elle contient son nombre maximal d'électrons. 2) Formule électronique : Règles de remplissage Les électrons se placent d'abord sur la couche K. Lorsque celle-ci est saturée, les électrons restants occupent la couche L, puis, si nécessaire, la couche M. La couche externe est la dernière couche électronique occupée. La formule électronique décrit la répartition des électrons. Exemple : l'atome de sodium, Na La Formule électronique se note : ( K) (L) (M ) La couche externe est... 3) Classification périodique et électrons. Na Na M Compléter le tableau périodique simplifié ci dessous en faisant figurer les électrons sur les différentes couches et les formules électroniques. K K M M M M M M M M 5

6 Quelle est la logique utilisée pour construire la classification périodique? Quel point commun possèdent les atomes présents dans une même colonne? Quel point commun possèdent les atomes présents sur une même ligne? Vocabulaire : Une ligne du tableau est appelée période. Les éléments de la dernière colonne sont appelés des gaz nobles. Ils ne réagissent avec quasiment aucune autre espèce. Quel point commun possèdent les atomes présents dans la dernière colonne?.. Les gaz nobles, souvent appelés gaz rares, forment une série chimique d'éléments a priori très peu réactifs car ayant une couche périohérique... 4) Règles du duet et de l'octet La structure électronique des gaz nobles explique leur stabilité. Cette stabilité est recherchée par les autres atomes. Au cours de transformations chimiques, les atomes ont tendance à acquérir une structure électronique analogue à celle d'un gaz noble. Règle du duet : Les atomes proches de l'hélium évoluent pour acquérir deux électrons externes. Règle de l'octet : Les autres atomes évoluent pour acquérir huit électrons sur leur couche externe. Exemples : L' atome d'oxygène O ( Z =...) : (K) (L) (M) Devient (K ) ( L ) (M) soit O L'atome de sodium Na ( Z =...): (K) (L) (M) (K) (L) (M) soit Na L'atome de Chlore Cl ( Z =...) : (K) (L) (M) (K) (L) (M) soit Cl L'atome d' aluminium Al ( Z =...) : (K) (L) (M) (K) (L) (M) soit Al 5) Quelques familles chimiques Les éléments dont les atomes ont le même nombre d'électrons sur leur couche externe sont disposés... ils constituent une famille chimique. Ils possèdent des propriétés chimiques semblables. Ils forment des ions de même charge Ils forment le même nombre de liaisons dans les molécules. 6