CH 2: ATOMES ET IONS

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Laurence Bédard
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1 Objectifs: CH 2: ATOMES ET IONS Exercices: 7,8,0,,3,5,6,9 et 2 p27-29 ED et FM p8-2et Noter sur le cahier de texte pour la séance prochaine Documents et tableau à compléter. Ex: 7,8,0,,3,5,6,9 et 2 p27-29 ED et FM p8-2et * Connaître Les constituants de l'atome et de l'ion. * Savoir par cœur que les atomes sont électriquement neutres. * Savoir que les matériaux sont électriquement neutres dans leur état habituel.

2 I) Histoire de l'atome. ( Résumé pages 20-2:M.Alexia ) A la fin du V ème siècle avant J-C, Leucippe et Démocrite imaginent que la matière est constituée d'atomes, particules invisibles. En avant J-C, Aristote affirme que la matière est constituée de 4 éléments : le feu, l'air, la terre et l'eau ; l'idée d'atome est abandonnée. En , John Dalton invente la théorie atomique. En 79-86, Faraday explique la conduction dans les électrolyte par la notion d'ions. Il donne ainsi l'impulsion aux recherches sur la structure de l'atome. En 88, J.J.Thomson est à l'origine de la découverte de l'électron. Le noyau est mis en évidence en 9 par Ernest Rutherford. En 922, Niels Bohr fait une représentation planétaire de l'atome appelée modèle de Bohr. Son fils Aage Bohr fait des travaux sur le noyau de l'atome. En 986, Ruska construit le premier microscope électronique.

3 II) Constitution de la matière. A) Atome. La matière est constituée essentiellement d'atomes (du grec: atomos = particule insécable : que l'on ne peut pas couper) Peut-on observer un atome? On assimile l'atome à une sphère de diamètre d = 0-0 m =0 - x 0-9 m un nanomètre = nm = 0-9 m=0 - nm= 0,nm On se propose d observer un atome: * A l œil nu: on peut distinguer deux traits séparés de mm = 0-3 m. 0-0 m 0 (-0+3) 0-7 0, RIEN 0-3 m * Microscope optique x0 3, 0-0 x 0 3 = 0-7 m =0,000 mm RIEN * Microscope électronique balayage(meb) ou transmission (MET) x x 0 6 = 0-4 m = 0, mm Toujours RIEN! * Microscope à effet tunnel ou de pointe x x 0 8 = 0-2 m = 0 mm Enfin visible! B) La molécule. Une molécule est un assemblage d'atome.

4 III) Les atomes. Un atome est électriquement neutres il y a autant de charges positives (protons) que de charges négatives ( électrons) A) symbole des atomes usuels. On représente symboliquement une espèce chimique ou atome par la première lettre, la ( ère et 2 ème lettre), la ( ère et la 3 ème lettre ) ou les 2 premières lettres si le nom est composé. La première lettre du nom scientifique ( systématique) doit être toujours écrite en majuscule.

5 Zn Oxygène Si Nitrogène Se Nickel P Natrium Ne Magnésium F Kalium Cu Hydrogène Cl Hélium Br Fer Be Carbone B Argent Al Argon Symbole Nom Symbole Nom Ar Ag C Fe He H K Mg Na Ni N O Aluminium Bore Béryllium Brome Chlore Cuivre Fer Néon Phosphore Sélénium Silicium Zinc Potassium Sodium Azote

6 B) Notation de l'atome. A Z X Atome = A Z X Z: Nombre de charge ou numéro atomique A:Nombre de masse ou nombre de nucléons A A = A A = = Z, A= Z+N Nombre de nucléons Protons Z + Neutrons N Z Protons + N Neutrons Z = Électrons Z = Protons Z Noyau[ Protons ( Z ) + Neutrons (N ) ] + Nuage électronique [ Électrons ( Z ) ]

7 PARTIE EXERCICES DU CAHIER 2 3 H H H H A Z, A =, Z = A = Z + N N = A - Z Noyau[ Protons : Z= + Neutrons: N=0 ] Nuage électronique [ Électrons : Z = ] Noyau[ Protons : Z= + Neutrons: N= ] Nuage électronique [ Électrons : Z = ] Noyau[ Protons : Z= + Neutrons: N=2 ] Nuage électronique [ Électrons : Z = ]

8 A Z, Z =, A =, A = Z + N N = A - Z 35 Cl 7 98 U 232 Noyau[ Protons : Z=7 + Neutrons: N=8 ] Nuage électronique [ Électrons : Z=7 ] Noyau[ Protons : Z=98 +Neutrons: N=34] Nuage électronique [ Électrons : Z=98 ] 2 C 6 3 Al 27 Noyau[ Protons : Z=6 + Neutrons: N=6 ] Nuage électronique [ Électrons : Z=6 ] Noyau[ Protons : Z=3+ Neutrons: N=4 ] Nuage électronique [ Électrons : Z=3 ]

9 C) Composition de l'atome. La masse d'un atome est quasiment égale a la masse d'un noyau ( on peut négliger la masse des électrons). Si on compare un atome a un terrain de football, le noyau sera représenté par une tête d'épingle au rond central. Dans les atomes il y a plus d'espace que de matière. On dit que la structure de la matière est lacunaire. Toutes les propriétés chimiques d une espèce sont basées sur les propriétés des électrons de la dernière couche. D) Caractéristiques des nucléons(particules du noyau) et des électrons. Particule Symbole Charge électrique (C) Coulomb Masse (kg) Proton p +e =,602x0-9 C m p =,6726x0-27 kg Neutron n e = 0 C m n =,6749x0-27 kg Électron e - -e = -,602x0-9 C m e - =9,094x0-3 kg

10 E) Répartition des électrons autour des noyaux. Atome ( Z,A ) Couche K Couche L Couche M Al K( 3,27 2 M) 3 Ar K( 8,3 2 L 8 ) B K( 5, 2 L 3 ) Be K( 4,9 2 L 2 ) C K( 6,2 2 L 4 ) L 8 Cl K( 7,35 2 M) 7 F K( 9,9 2 L 7 ) K L 8 H (, ) K 2 He ( 2,4 ) M

11 E) Répartition des électrons autour des noyaux ( SUITE ). Atome( Z,A ) Couche K Couche L Couche M Li K( 3,7 2 L) Mg K( 2 2,24 L 8 M) 2 N K( 7,4 2 L 5 ) Na K( 2,23 L 8 M) Ne K( 0,20 2 L 8 ) O K( 8,6 2 L 6 ) P ( K5,3 2 M) 5 L 8 S K( 6,32 2 L 8 M) 6 Si K( 4,28 2 L 8 M)

12 IV) Tableau périodique (réduit ) des éléments ( MENDELEEV ) Atome (Z,A) Couche K Couche L Couche M Al K( 3,27 2 M) 3 Ar K( 8,3 2 L 8 ) B K( 5, 2 L 3 ) Be K( 4,9 2 L 2 ) C K( 6,2 2 L 4 ) L 8 Cl K( 7,35 2 M) 7 F K( 9,9 2 L 7 ) K L 8 H (, ) K 2 He ( 2,4 ) Li K( 3,7 2 L ) Mg K( 2,24 2 L 8 M) 2 N K ( 7,4 2 L 5 ) Na K( 2,23 L 8 M) Ne ( K0,20 2 L 8 ) O K ( 8,6 2 L 6 ) P ( K 5,3 2 M ) 5 L 8 M 8 S K ( 6,32 2 L 8 M) 6 Si K( 4,28 2 L 8 M) H He Li Be III à B C N O F Ne Na Mg XII Al Si P S Cl Ar I II XIII XIV XV XVI XVII XVIII H (, ) He ( 2,4 ) Li ( 3,7 ) Be ( 4,9 ) B ( 5, ) C ( 6,2 ) N ( 7,4 ) O ( 8,6 ) F ( 9,9 ) Ne ( 0,20 ) Na (,23 ) Mg ( 2,24 ) Al ( 3,27 ) Si ( 4,28 ) P ( 5,3 ) S ( 6,32 ) Cl ( 7,35 ) Ar ( 8,3 )

13 V) Les ions. ( documents 8 et 0 p24 ) A) Définitions: Un ion est un atome qui a perdu (cédé) ou gagné (capté) un ou plusieurs électron(s). *Atome qui cède un ou plusieurs électrons = ION POSITIF=CATION *Atome qui capte un ou plusieurs électrons = ION NEGATIF=ANION CATIONS=IONS POSITIFS Hydrogène H + Sodium Na + Argent Ag + Zinc Zn 2+ Cuivre Cu 2+ Fer Fe + Fer II Fe 2+ Fer III Fe 3+ Aluminium Al 3+ ANIONS=IONS NEGATIFS Chlorure Cl - Fluorure F - «oxygène» O 2- Hydroxyde OH -, HO - Nitrate ( NO 3 ) - Carbonate ( CO 3 ) 2- Hydrogénocarbonate ( H CO 3 ) - Sulfate ( SO 4 ) 2- Dichromate ( Cr 2 O 7 ) 2-

14 B) Écriture des ions: soit l ion bichromate (Cr ) 2 O 2-7 Il est composé de deux atomes de chrome, sept atomes d oxygène et l ensemble de ces atomes porte deux charges électriques négatives. Calculons le nombre total de protons et d électrons de cet ion. 24 L atome de chrome: Cr possède Z = 24 protons et 24 électrons 48 Nombre de protons: 2 x 24 = 48 protons. Nombre d électrons: 2 x 24 = 48 électrons. 6 L atome d oxygène: O possède Z = 8 protons et 8 électrons 8 Nombre de protons: 7 x 8 = 56 protons. Nombre d électrons: 7 x 8 = 56 électrons. Le nombre total de protons de l ion dichromate est: = 04 protons. Le nombre total des électrons =48+56 = =06 électrons = -2, 2 électrons en plus,on retrouve 2-

15 VI) Les solutions ioniques. Une solution ionique est électriquement neutre: la charge totale des ions négatifs doit être égale à la charge totale des ions positifs Par convention on écrit: ( CATION + ANION ) La solution ionique se lit «anion de cation». La solution de chlorure de sodium s écrit: ( Na + + Cl - ) La solution de chlorure d hydrogène s écrit:( + Cl - ) H + cette solution est appelée aussi acide chlorhydrique. La solution d hydroxyde de sodium: ( Na + + OH - ) cette solution est appelée aussi soude. La solution d hydroxyde de fer III: ( Fe OH - ) La solution de sulfate d aluminium III:( 2Al SO 2-4 ) ( 2 K + + ) La solution de sulfate de potassium: SO 4 2-

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