La théorie atomique. Chimie 11 chapitre 4

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1 La théorie atomique Chimie 11 chapitre 4

2 Il était une fois... les Grecs 500 av. J.-C. : Empédocle divise la matière en quatre éléments : La terre, l'air, le feu et l'eau Démocrite et Leucippe de Millet proposent la notion d'atome : Des particules invisibles qui composeraient la matière Atome (atomos) = indivisible 12 août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 2

3 Il était une fois... le Moyen-Âge Développement de l'alchimie : transmutation des métaux «vils» en métaux «nobles» ex : le cuivre en or Les alchimistes développèrent l'observation, l'expérimentation, la mesure et la classification des éléments 12 août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 3

4 Il était une fois... les Anglais 1803 : John Dalton reprend la théorie de l'atome qu'il modélise comme des petites billes 1897 : Thompson découvre l'électron et propose un nouveau modèle de l'atome «le plum-pudding» 12 août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 4

5 La découverte du noyau 1912 : Rutherford découvre le noyau. Il envoie des particules sur une mince feuille d'or et découvre que seulement une faible partie rebondit à mise en évidence de la structure lacunaire de la matière 12 août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 5

6 L'atome de Bohr 1913 : Bohr améliore le modèle planétaire de Rutherford et explique comment un atome peut échanger de l'énergie sans s'autodétruire. è 12 août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 6

7 En résumé... Un atome est constitué d'électrons qui gravitent autour d'un noyau. Le noyau est composé de protons et de neutrons. Stabilité : nombre de protons = nombre d'électrons Le nombre de neutrons peut être variable : isotope 12 août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 7

8 Définitions le numéro atomique Le numéro atomique est le nombre de protons de l'atome. Il définit la nature de l'atome. Si l'atome est neutre, c'est aussi le nombre d'électrons Si le nombre de protons est différent du nombre d'électrons, l'atome est chargé positivement ou négativement. On l'appelle un ion : un cation (+) ou un anion (-) 12 août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 8

9 Définitions la masse atomique -1 La masse d'un atome est extrêmement faible : Protons & neutrons ~ kg Électrons ~ kg Notion de masse atomique relative par comparaison des poids des atomes entre eux : 12 août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 9

10 Définition la masse atomique - 2 La masse étalon choisie est le douzième de la masse de l'isotope 12 du carbone Elle ne possède pas d'unité La masse atomique relative est la moyenne des masses des isotopes selon leur pourcentage. Concrètement, elle est proche de la somme des protons et des neutrons. 12 août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 10

11 Le spectre de lumière de l'atome Lorsqu'un atome est soumis à une source d'énergie, il absorbe cette énergie puis la renvoie sous forme d'ondes lumineuses L'électron absorbe l'énergie nécessaire pour sauter sur une nouvelle orbite lorsqu'il revient à son orbite initiale, il renvoie cette énergie 12 août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 11

12 La théorie quantique Les couleurs : quantification des niveaux d'énergie de l'atome Le spectre de lumière est caractéristique de l'atome donc les niveaux d'énergie le sont aussi. Les niveaux d'énergie correspondent à des orbitales atomiques. 12 août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 12

13 Les nombres quantiques Les orbitales sont caractérisées par : n ou la couche : désigne la taille de l'orbitale n= 1, 2, 3... l ou la sous-couche : désigne la forme de l'orbitale s = sphérique, p = 2 lobes, d = 4 lobes, etc. Chaque orbitale contient deux électrons de spins opposés 12 août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 13

14 La configuration électronique Si n=1, une seule orbitale possible, s. Si n= 2, deux orbitales possibles, s et p. Si n=3, trois orbitales possibles, s, p et d. Notation : 1s 2 2s 2 2p 1 12 août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 14

15 Le remplissage électronique 12 août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 15

16 Les symboles atomiques Les corps purs élémentaires sont représentés par des symboles, généralement la première lettre de leur nom. C'est grâce à un chimiste suédois, Jöns Jacob Berzelius ( ) que les symboles chimiques se sont universalisés. 12 août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 16

17 Dimitri Ivanovich Mendeleïev Classifications antérieures : groupements par propriétés physiques ou chimiques communes En 1869, Mendeleïev remarque que les propriétés varient périodiquement en fonction de la masse atomique Il propose une classification sur cinq colonnes Il met en évidence : La périodicité des propriétés Le lien entre propriétés et masse Il laisse des cases vides!!!! août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 17

18 Le tableau périodique 12 août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 18

19 Propriétés du tableau périodique La classification est faite suivant le nombre atomique Une période = une rangée Une famille = une colonne Les colonnes donnent le nombre d'électrons de valence Périodicité des propriétés Représentation des éléments : a = numéro atoéléments symbole de l'élément c = masse atomique 12 août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 19

20 Les électrons de valence Les ions sont des atomes qui ont perdu ou acquis des électrons lors d'une réaction chimique : Les électrons de la dernière couche sont les plus mobiles Les électrons de la sous-couche p sont plus mobiles que ceux de la sous-couche s. Les électrons de valence sont les électrons qui peuvent être échangés lors d'une réaction chimique 12 août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 20

21 La représentation de Lewis La valence d'un atome est le nombre d'électrons libres de l'atome Elle définit la capacité de l'atome à se lier à d'autres atomes pour former des molécules C'est un chiffre compris entre 0 et 4 Représentation de Lewis : août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 21

22 Les liaisons chimiques L'énergie d'ionisation : énergie nécessaire pour arracher un électron à un atome Énergie de première ionisation, de deuxième ionisation, etc. Les gaz rares sont très stables : énergie d'ionisation très élevée L'électronégativité : capacité d'un atome à voler les électrons d'un autre atome ì de gauche à droite sur une période î de haut en bas sur une famille 12 août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 22

23 Les liaisons ioniques Les liaisons ioniques sont constituées par l'attraction des ions négatifs avec les ions positifs Elles se forment entre les éléments des colonnes opposées du tableau périodique : un métal plus un non-métal Ce sont des liaisons difficiles à briser Température de fusion élevée Ex. : NaCl Liaisons ioniques = don d'électrons 12 août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 23

24 Les liaisons covalentes Les liaisons covalentes se forment entre les nonmétaux Forte électronégativité : les atomes partagent un nombre égal d'électrons afin de compléter leur couche externe Ce sont des liaisons extrêmement fortes. Liaison covalente parfaite : mêmes atomes, molécule symétrique. Ex. : H 2, O 2, N 2 Liaison covalente polarisée : faible différence d'électronégativité. Ex. : HCl Liaison covalente = partage d'électrons 12 août 2009 Chimie 11 - chapitre 4 24

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