SCIENCES PHYSIQUES 4012

SCIENCES PHYSIQUES 4012 LES PHÉNOMÈNES IONIQUES RÉSUMÉ DU CHAPITRE 2 DOCUMENT RÉDIGÉ PAR M. DANIEL TURCOTTE COMMISSION SCOLAIRE DE LAVAL 24 AOÛT 2005

SCP 4012 Résumé du chapitre 2 LE MODÈLE ATOMIQUE Tous les éléments de la nature sont formés d atomes qui à leur tour, sont constitués de protons, de neutrons et d électrons. En fait, l atome est beaucoup plus complexe mais on étudie ici un modèle de l atome qui est simplifié. Les éléments ne sont pas radicalement différents. Ce qui distingue l hydrogène de l oxygène, par exemple, c est le nombre de particules (protons, électrons et neutrons) qui les composent. Vu qu on ne peut voir l atome, on se construit un modèle, un peu comme un modèle d auto, qui nous permettra de nous le représenter et de comprendre les propriétés de chacun des éléments. Le modèle atomique SIMPLIFIÉ Lisez attentivement les pages 2.4 et 2.5. Sans vous servir du 1 er paragraphe de la page 2.5, écrivez 8 caractéristiques de l atome. VOUS DEVEZ TOUTES LES SAVOIR POUR L EXAMEN. 2

Lisez le haut de la page 2.6 et répondez aux questions suivantes. 1- Quelles sont les deux forces agissant dans le noyau? a) la force qui agit sur (quelles particules?) et qui est une force de (répulsion ou attraction?) b) la force qui agit sur (quelles particules?) et qui est une force de (répulsion ou attraction?) 2- Quels sont les deux rôles du neutron? a) éloigner les protons les uns des autres afin de diminuer la force de répulsion (s il n y avait pas de neutrons entre les protons, ces derniers seraient beaucoup plus rapprochés les uns des autres). b) avec les protons, assurer la cohésion du noyau (ce n est pas juste la présence des neutrons qui assure la cohésion du noyau). Ensuite, faites l exercice 2.1 à la page 2.6 3

Qu est-ce qu un élément? C est une substance pure ne contenant qu une seule sorte d atomes. Exemple : l hydrogène, l oxygène, etc L eau ( H 2 O ) n est pas un élément. À quoi correspond le numéro atomique? Vous trouverez la réponse à la page 2.7. Les couches électroniques Voir page 2.7. Pour les 20 premiers éléments seulement, il y a deux règles à observer: 1) Un nombre maximal d électrons peuvent occuper chacune des couches électroniques - 1 ère couche = 2 é (la plus près du noyau) - 2 e couche = 8 é - 3 e couche = 8 é 2) Les électrons remplissent toujours la couche électronique intérieure avant d occuper la couche suivante. Important : ces règles ne s appliquent pas aux éléments dont le numéro atomique est supérieur à 20. Pour ces derniers, vous devrez seulement savoir combien d électrons ils ont sur la dernière couche électronique. Distribution électronique simplifiée (nombre d électrons sur la 1 ère couche), (nombre d électrons sur la 2 e couche), (nombre d électrons sur la 3 e couche),. Lisez attentivement les pages 2.8 et 2.9. 1 er DEVOIR (OBLIGATOIRE) Dessinez les 20 premiers éléments du tableau périodique (noyau + couches électroniques) et écrivez leur notation simplifiée. Pour trouver le nombre de neutrons, on arrondit la masse atomique et on soustrait le nombre de protons. Faites les exercices 2.2 et 2.3. 4

CLASSIFICATION DES ÉLÉMENTS Nomenclature et symbole Voir page 2.10. On représente chacun des éléments par un symbole particulier. certains ont une seule lettre, H, O, F, B. etc on doit mettre une MAJUSCULE d autres ont 2 lettres : Na, Cl, Au, Hg majuscule minuscule Des éléments à ordonner Voir page 2.13. Mendeleïev fut le 1 er à construire un tableau périodique (1870) Le tableau périodique moderne est illustré à la page 2.16 Il est amélioré à mesure qu on découvre d autres éléments. Ils sont classés par ordre croissant de no atomique Certains sont N A T U R E L S sont ceux qui existent dans la nature et d autres A R T I F I C I E L S sont ceux qui sont fabriqués en laboratoire. Les R A N G É E S sont appelées P É R I O D E S Les C O L O N N E S sont appelées F A M I L L E S ou G R O U P E S EXERCICES : Faire activité 2.1 pages 2.22 et 2.23 2.2 pages 2.24 et 2.25 5

ON EN DÉDUIT QUE : 1) les éléments d une même famille ont : a) des propriétés chimiques semblables (réagissent de la même manière) b) le même nombre d électrons sur la dernière couche électronique 2) le numéro de la famille correspond au nombre d électrons sur la dernière couche électronique 3) le numéro de la période égale le nombre de couches électroniques VOIR AUSSI PAGE 2.32 Ces propriétés se répètent de façon périodique c est pourquoi on a appelé le tableau qui contient tous les éléments : le tableau périodique. Ce qui est indiqué dans une case du tableau périodique (page 2.17) no atomique 11 Na 22,959 symbole masse atomique Le numéro atomique est égal au nombre de protons (+ le nombre d électrons de l atome neutre) La masse atomique, ce n est pas la même chose que le nombre de masse. Calcul du nombre de masse == Nombre de masse = Nombre de protons + Nombre de neutrons Remarque : On ne compte pas les électrons car leur masse est négligeable (1/1840 de la masse d un proton). 6

ISOTOPES Définition : Deux isotopes sont deux atomes d un même élément qui ont le même nombre de protons et un nombre différent de neutrons. Précision : la structure du noyau, c est ce qui le compose, de quelles particules il est fait. Exemple : Observez la figure 2.9 à la page 2.18. Vous remarquerez que le carbone 12 a 6 neutrons dans son noyau, le carbone 13 a 7 neutrons, et le carbone 14 a 8 neutrons Isotopes Protons Électrons Neutrons Carbone 12 6 6 6 Carbone 13 6 6 7 Carbone 14 6 6 8 Ressemblance dans leur structure : Ils ont le même nombre de protons dans leur noyau. On ne dit pas qu ils ont le même numéro atomique. Le numéro atomique, ce n est pas la structure. Différence dans leur structure : Le nombre de neutrons est différent. Nombre de masse : protons + neutrons 6 + 6 = 12 le nombre de masse est 6 + 7 = 13 différent mais ça, ce 6 + 8 = 14 n est pas la structure Les nombres de masse sont 12, 13 et 14 respectivement. 7

Masse atomique C est la masse moyenne qui tient compte de l abondance relative (en %) de chacun des isotopes dans la nature. Exemple Moyenne de 3 notes d examen 70%, 70%, 80% (70 + 70+80) 3 ou 2/3 x 70% + 1/3 x 80% ou 67/ 100 x 70 + 33/100 x 80 Lisez le tableau de la page 2.19. On observe les isotopes de plusieurs éléments. Pour l exemple qui suit, lisez les caractéristiques de l atome du carbone. Calcul de la masse atomique du carbone = 98,89 x 12 + 1,11 x 13 ------ ----- 100 100 = 12,011 Comparez avec celle inscrite sur le tableau périodique. Notation symbolique Nombre de masse 12 Notez que les chiffres ne sont pas placés à la même place C que dans la case du tableau périodique. 6 Numéro atomique Faites les nos 2.7, 2.10, 2.12 et 2.13. 8

Les états de la matière ( Voir page 2.25) Les trois états de la matière sont : l état solide, l état liquide et l état gazeux. Dans le tableau périodique A O o C ( et pression normale 101,3 kpa) 2 sont liquides (lesquels?) 11 sont gazeux Voir tableau p 2.26 les autres sont solides Les métaux On ne tient pas compte des métalloïdes. On divise le tableau périodique en 2 : MÉTAUX et NON MÉTAUX N O N M É T A U X : à droite de l escalier + hydrogène M É T A U X : le reste incluant les familles B et les 2 lignes en bas. PROPRIÉTÉS DES MÉTAUX p. 2.26 (à apprendre par cœur) 1 o 1 liquide (mercure) 0 gazeux À 25 o C : tous sont solides sauf le mercure autres solides 2 o Leur éclat métallique les rend brillants 3 o Conduisent l électricité et la chaleur 4 o Ils sont malléables (on peut les déformer sans les briser) 5 o Ils sont ductiles ( on peut les étirer en forme de fils) 9

Métalloïdes Contiennent à la fois des propriétés des métaux et des non métaux. Le nom des familles I A alcalins hydrogène hydrogène ( il est à part) II A alcalino-terreux III A famille du bore IV A famille du carbone V A famille de l azote VI A famille de l oxygène VII A halogènes VIII A gaz rares ou gaz nobles ou gaz inertes # 89 à 103 Les actinides PROPRIÉTÉS DES ALCALINS 1 o Réagissent très fortement avec l eau pour former un alcali ou base 2 o Tous solides à la température de la pièce 3 o Ils colorent la flamme lorsqu ils sont chauffés par elle 4 o Ont une forte tendance à réagir avec d autres éléments on ne les retrouve pas à l état pur dans la nature (puisqu ils ont réagi) PROPRIÉTÉS DES HALOGÈNES 1 o S associent facilement aux alcalins ou aux alcalino-terreux pour former des sels 2 o Ils sont très réactifs 10

PROPRIÉTÉS DES GAZ NOBLES (ou inertes) 1 o Très stables chimiquement (ne réagissent à peu près jamais) car leur dernière couche électronique est remplie. 2 o Incolores à l état naturel 3 o Produisent des couleurs caractéristiques dans certaines conditions (ex. néon = bleu) ATTENTION Vous ne pouvez dire : ils ont tous 8é sur la dernière couche car l hélium en a deux. Pourquoi l hélium n est-il pas dans la famille II A? Parce vu que sa dernière couche électronique est remplie, il ressemble plus aux gaz rares. Voir l annexe page 2.40 Vous faites les exercices synthèse de la fin du chapitre et les exercices supplémentaires. 11

Exercices de révision 1-12 16 16 14 X X X X 6 8 9 6 Quels sont les isotopes? Protons Électrons Neutrons 2- Est-ce que tous les éléments sont des isotopes? Pourquoi? Voir page 2.20 no. 2.10 3- Qu est-ce qui caractérise les éléments d une même famille? Qu est-ce qui caractérise les éléments d une même période? 4- Dans le tableau périodique : a) combien sont liquides? b) gazeux? c) Solides? 5- Parmi les métaux OÙ SONT-ILS? a) combien sont liquides? b) combien sont gazeux? c) combien sont solides? 6- Nommez 5 propriétés des métaux? Nommez 4 propriétés des alcalins? Nommez 3 propriétés des gaz nobles? 7- Quel est le rapport entre la masse du proton et celle du neutron? Quel est le rapport entre la masse du proton et celle de l électron? Quel est le rapport entre la masse de l électron et celle du neutron? 12

8- REMPLIR LES 2 TABLEAUX SUIVANTS : Symbole Numéro de la famille Nom de la famille Distribution Électronique Numéro de la période Hydrogène Hélium Béryllium Soufre Brome 9- Quel est le nombre d électrons sur la dernière couche électronique? Symbole Nombre d électrons B Ga Se He Pb Ar 13

REMARQUES POUR L EXAMEN - Examen à développement. - Vous avez une photocopie de votre tableau périodique sans les noms. Vous devez savoir le nom des 20 premiers. - Vous devez savoir T O U T E S les caractéristiques du modèle atomique. - Vous devez savoir T O U T E S les caractéristiques des MÉTAUX - Vous devez savoir T O U T E S les caractéristiques des F A M I L L E S Exemple : ils te demandent 5 propriétés Tu en donnes 4 Tu as = O - Vous devez être capable de répondre à des questions pièges (réalité un peu déformée), comportant des jeux de mots 14

RÉPONSES AUX EXERCICES SYNTHÈSE Réponse du no 1 : 12 X 6 14 X 6 Protons Électrons Neutrons 6 6 6 6 6 8 Les réponses des nos 1 à 7 sont dans vos notes. 8- Symbole Numéro de la famille Hydrogène H Aucune* Nom de la famille Distribution Électronique Numéro de la période Famille de l hydrogène 1é l ère Hélium He VIII A Gaz nobles 2é 1 ère Béryllium Be II A Alcalinoterreux Soufre S VI A Famille de l oxygène Brome Br VII A Halogènes 2é, 2é 2 e 2é, 8é, 6é 3 e (7é sur la dernière couche)** 4 e 15

L hydrogène forme une famille à part. Il ne fait pas partie des alcalins. Remarquez l espace qu il y a entre l hydrogène et le lithium. Le numéro atomique du brome est supérieur à 20. La règle 2é, 8é, 8é ne s applique donc pas. Tout ce qu on peut vous demander pour un élément dont le numéro atomique est supérieur à 20, c est le nombre d électrons sur la dernière couche électronique. 9- Symbole Nombre d électrons sur la dernière couche B 3 Ga 3 Se 6 He 2 Pb 4 Ar 8 Note : l argent a comme symbole Ag. Ar, c est le symbole de l argon. Passons au chapitre suivant 16