Chimie Cours 1. I- Les atomes. Définition : Une mole : A- Les constituants de l atome. Définition : unité de masse atomique

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1 I- Les atomes A- Les constituants de l atome X : élément considéré Z : nombre de proton ou numéro atomique N : nombre de neutron A : nombre de masse (Z+N) Q : nombre de charge Définition : Une mole : C est le nombre d atome de carbone dans 12g de carbone 12. Une mole regroupe 6, particules. Définition : unité de masse atomique La masse atomique relative du carbone 12 vaut 12UMA La valeur absolue de l UMA est 1, g Définition : unité de charge atomique Un élément est caractérisé par son nom (X) ou son numéro atomique (Z). Pour un numéro atomique donné, un isotope est caractérisé par son nombre de masse (chaque isotope est un nucléide). Un ion est une entité chargée, on distingue les cations (+) et les anions (-). On considère que la référence est la charge de l électron : un cation monovalent aura une charge de +1. Le principe d incertitude d Heisenberg (pas à connaitre) On peut connaitre avec précision la position et la quantité de mouvement d un corpuscule avec précision : Caractéristique de l électron : Dans le cas où la masse est constante : (p=mv) Caractéristique du proton et du neutron : v c est l erreur de mesure possible de la vitesse. Plus il est petit et plus il est connu. 1

2 Application à l électron : Rayon d un atome 1A= m B- Nombre quantique et orbitales atomiques Vitesse d un électron v= 2,210 8 m.s -1 Pour que l électron soit dans l atome, on doit connaître sa position à 0,005nm près (5/10%) = X On trouve un supérieur à 2, m.s -1 donc une erreur 10fois supérieur à la vitesse. Si on fait interagir les ondes avec la matière il est possible de voir des réactions : la matière peut rendre des ondes : elle peut capter des ondes électromagnétiques et rendre ensuite l énergie. Après avoir été irradié la matière veux revenir à un état normal et va donc rendre cette énergie sous forme de rayon pour redevenir stable et se désexciter. 2

3 Comme les niveaux sont négatif, plus les niveaux sont haut et plus on tend vers 0. Arrivé à 0 l électron s arrache de l atome et il n y a plus d interaction possible. Equation de Schrödinger défini les nombres quantiques. On a également un 4 ème nombre quantique qui tient compte des propriétés magnétiques. Pour définir l état d un électron il nous faut les 4 nombres mais pour connaitre l espace dans lequel il se situe il faut que les 3premiers. Les électrons sont sur des niveaux d énergie quantifiées (ce qui explique les spectres) si on reçoit une énergie capable de faire passer un électron du niveau deux au niveau trois : on capte cette énergie et excite l atome. Ce n est qu après l irradiation qu un électron retourne à sa forme stable. La quantité d énergie des niveaux dépend de la nature de l atome. L électron a une énergie négative dans le champ d un atome. 3

4 Des électrons situés dans les mêmes assortiments de case (qui ont le même n et le même l mais un m différent) auront la même énergie. Exemple de remplissage : 32 Ge = 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 4s 2 3d 10 4p 2 On délimite les orbitales atomiques : On peut ensuite classifier tout ça dans le tableau périodique : Remplissage : Règle de Pauli : dans un atome, deux électrons doivent différer par au moins la valeur d un nombre quantique. Règle de Hund : pour des états de même énergie, les électrons se placent à raison de 1 par case, avec la même valeur de spin et ne s apparient en doublet que s ils sont plus nombreux que les états. Règle de Klechkowski ou du (n+l) minimal : parmi les couches encore vide, la première à se remplir est celle pour laquelle la valeur de (n+l) est la plus petite. Dans le cas d une indétermination, celle qui a le plus petit n se remplit en première. 4

5 On distingue les électrons de cœur et de valence : C- Propriétés des atomes et classification périodique Familles d éléments atomiques On peut symboliser les niveaux avec des cases : Famille des métaux : On a un électron qui change de case ce qui déstabilise l atome. On peut obtenir à tout moment les nombres quantiques : L électron qui a changer de place se retrouve a : N=4 l=1 m=1 s=+1/2 5

6 Stabilité : Exemple carbone : Un atome aura tendance à prendre la configuration électronique du gaz rare le plus proche : avoir une couche totalement pleine ou totalement vide afin d acquérir une certaine stabilité. Rayon atomique : Le premier électron arraché est le plus externe, ce sera le plus simple à arracher. On a un gros cap après le 4 ème électron : les électrons 5 et 6 sont sur la première couche du carbone : Le rayon de l atome dans la classification périodique augmente en haut à droite. Important : Energie d ionisation : Plus les électrons sont proche du noyau et plus ils sont dure a arracher. Lorsqu on travail sur un arrachement il faut inverser la case 4s et la case 3d pour arracher d abord a la 4s (la couche plus externe). Ces énergies sont positives pour pouvoir arracher un électron. 6