Chapitre 3 : Formules chimiques

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1 Chapitre 3 : Formules chimiques Objectifs L élève doit être capable! de définir la notion de valence,! de déduire du T.P.E. la valence d un élément appartenant aux groupes principaux,! d établir les formules chimiques de composés binaires contenant les éléments des groupes principaux par la méthode du chiasme,! d établir les formules chimiques de composés ternaires contenant les groupements vus pendant le cours et des métaux appartenant aux groupes principaux,! d établir les formules chimiques de composés constitués d éléments dont on ne peut pas déduire la valence du T.P.E. (si la valence est indiquée derrière le symbole de l élément),! de nommer tous les composés décrits dans le chapitre. Mots clés! valence! établissement de formules chimiques! chiasme! nomenclature! composés binaires! composés ternaires 64

2 Formules chimiques 3. Valence La quatrième hypothèse de Dalton (voir chapitre, page 7) dit que lors des réactions chimiques, les atomes de différents éléments se lient dans un rapport déterminé. La valence d un atome, exprime le nombre d atomes d hydrogène que cet atome peut lier. Par définition, on attribue la valence à l hydrogène. Exemples chlorure d hydrogène HCl Cl a la valence. eau H O O a la valence. ammoniac NH 3 N a la valence 3. méthane CH 4 C a la valence 4. 65

3 Chapitre 3 :Formules chimiques Pour les éléments des groupes principaux, la valence est égale au nombre d électrons célibataires des atomes correspondants. Elle peut être déduite de la position de l élément dans le T.P.E.. Groupe I II III IV V VI VII VIII Valence = 3 8-6= 8-7=,0 4 H 8-8= 0 He 7,0 9,0 0,8,0 4,0 6,0 9,0 0, Li Be B C N O F Ne ,0 4,3 7,0 8, 3,0 3, 35,5 39,9 Na Mg Al Si P S Cl Ar , 40, 69,7 7,6 74,9 79,0 79,9 83,8 K Ca Ga Ge As Se Br Kr ,5 87,6 4,8 8,7,8 7,6 6,9 3,3 Rb Sr In Sn Sb Te I Xe ,9 37,3 04,4 07, 09,0 (09) (0) () Cs Ba Tl Pb Bi Po At Rn (3) 6,0 Fr Ra Remarque Certains éléments peuvent avoir plusieurs valences. En principe nous nous limiterons à la valence qui peut être lue dans le T.P.E., sinon la valence sera indiquée. Exemple! chlorure de phosphore(v) : dans ce cas, P a la valence 5 Pour les métaux de transition la valence sera toujours indiquée par un chiffre romain entre parenthèses derrière le nom de l élément, car elle ne peut pas être identifiée facilement dans le T.P.E.. Exemples! oxyde de fer(iii) : le fer a la valence 3! chlorure de chrome(ii) : le chrome a la valence 66

4 Chapitre 3 :Formules chimiques 3. Établissement des formules chimiques et nomenclature 3.. Composés binaires Les composés binaires sont des composés formés par deux éléments différents. a) Établissement des formules par la méthode du chiasme Méthode Écrire les symboles des éléments du composé l un derrière l autre. Commencer par le symbole de l élément situé le plus à gauche dans le T.P.E.. Écrire les valences respectives en dessous des symboles. «Multiplier» en diagonale les symboles par les valences (= chiasme). Ces valences sont alors écrites en indice derrière le symbole de l élément dans la formule chimique. Dans la formule chimique, l ordre des symboles est identique à l ordre des symboles dans le chiasme. Si dans les composés minéraux les indices peuvent être simplifiés, il faut les simplifier. Exemples Formule du composé formé par Ca et Br : Ca Br CaBr Formule du composé formé par Mg et O: L indice n est pas écrit dans une formule chimique! Mg O Mg O simplifier par MgO 67

5 Chapitre 3 :Formules chimiques b) Nomenclature Les noms des composés binaires constitués d un métal et d un non-métal sont formés de la façon suivante : - on écrit le nom du non-métal suivi de la terminaison ure (sauf si le non-métal est l oxygène voir tableau ci-dessous) - on écrit le mot de - on écrit le nom du métal Exemple Na Cl NaCl chlorure de sodium (= sel de cuisine) Remarque Les corps binaires que vous devez connaître (en classe de 3 e ) contiennent les non-métaux suivants : non-métal désignation du nom-métal dans les Symbole Valence composés fluor fluorure -F chlore chlorure -Cl brome bromure -Br iode iodure -I oxygène oxyde =O soufre sulfure =S 3.. Composés ternaires Les composés ternaires sont des composés formés de trois éléments différents. Deux non-métaux sont associés très fortement de façon à ce qu ils ne soient même pas séparés lors de la plupart des réactions chimiques. Cette association très forte de deux non-métaux est appelée groupement. 68

6 Chapitre 3 :Formules chimiques Groupements à retentir : Désignation du groupement Formule Valence hydroxyde -OH nitrate -NO 3 sulfate =SO 4 carbonate =CO 3 phosphate PO 4 3 a) Établissement des formules par la méthode du chiasme Méthode Écrire d abord le symbole du métal, puis à sa droite la formule du groupement non-métallique. Écrire les valences correspondantes en dessous du symbole et du groupement. On «multiplie» les symboles par les valences en diagonale (= chiasme). Ces valences sont alors écrites en indice derrière le symbole de l élément ou la formule du groupement dans la formule chimique. Lorsque le groupement est contenu plus d une fois dans la molécule, il faut le mettre entre parenthèses. Il faut simplifier les indices si possible. Attention: Ne pas simplifier les indices à l intérieur des groupements! Exemples Formule du composé formé par K et NO 3 : K NO 3 KNO 3 Le composé contient les éléments dans le rapport suivant : atome de K, atome de N, 3 atomes de O. Formule du composé formé par Mg et OH: Mg OH Mg(OH) Le composé contient les éléments dans le rapport suivant : atome de Mg, atomes de O, atomes de H. 69

7 Chapitre 3 :Formules chimiques Formule du composé formé par Al et PO 4 : Al 3 PO 4 3 Al (PO 3 4) AlPO 3 4 simplifier par 3 b) Nomenclature Les noms des composés ternaires constitués d un métal et d un groupement non-métallique sont formés de la façon suivante : - on écrit le nom du groupement non-métallique - on écrit le mot de - on écrit le nom du métal Exemple Ca CO 3 CaCO 3 carbonate de calcium (constituant principal du calcaire) # voir exercices page 73 70

8 Questions de cours :?. Définir :! valence! composé binaire! composé ternaire. La valence d un élément est déterminée par le nombre d un type de particules dans l atome. De quel type de particules s agit-il? 3. Indiquer le symbole et la valence principale des éléments suivants. Nom magnésium bore rubidium iode phosphore xénon Questions de compréhension: Symbole Valence 4. Pour les corps suivants, indiquer le nombre d atomes de chaque élément ; nommer les éléments. Fe O 3 Al(NO 3 ) 3 Mg 3 (PO 4 ) Na CO 3 atome(s) de Fe atome(s) de O atome(s) de Al atome(s) de N atome(s) de O atome(s) de Mg atome(s) de P atome(s) de O atome(s) de Na atome(s) de C atome(s) de O 7

9 ? 5. Écrire les formules des corps contenant les éléments / groupements dans le rapport suivant. nombre atomes / groupements formule atome de calcium groupements hydroxyde atomes de lithium atome d oxygène atomes de phosphore 5 atomes d oxygène atomes d hydrogène groupement sulfate atome de fer atome de soufre atome de magnésium groupements nitrate 6. Dans les composés suivants, trouver la valence de l atome métallique. La valence de l atome non-métallique ou du groupement nonmétallique est connue (voir T.P.E. et tableau page 69)! PtCl 4! Fe O 3! AuCl 3! AgNO 3! CuSO 4! CoCl 7

10 ? Exercice 3. Établir les formules chimiques (à l aide de la méthode du chiasme) et indiquer les noms des composés contenant les éléments / groupements suivants : a) calcium et chlore b) aluminium et soufre c) sodium et carbonate d) K et O e) Be et Br f) Al et NO 3 Exercice 3. Établir (à l aide de la méthode du chiasme) les formules chimiques des composés correspondant aux noms suivants : a) oxyde de baryum f) phosphate de sodium b) bromure d aluminium g) sulfure de fer(ii) c) iodure de magnésium h) oxyde de mercure(ii) d) nitrate de calcium i) nitrate de cuivre(ii) e) sulfate d aluminium j) oxyde de fer(iii) Exercice 3.3 Indiquer les noms des composés chimiques suivants. a) BaF b) LiI c) Na O d) CaS e) K CO 3 f) (Mg) 3 (PO 4 ) g) CuSO 4 (indiquer la valence du métal dans le nom) h) Fe(NO 3 ) (indiquer la valence du métal dans le nom) 73

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