Chapitre-1_atomes_molecules_reactions

« Chimie Chapitre 1 : Introduction CHIMIE :ATOME, MOLECULE et REACTION CHIMIQUE. 1.

Les éléments chimiques. On distingue en chimie les corps simples, qui ne contiennent qu’un seul élément chimique, des corps composés, constitués par plusieurs éléments. Chaque éléments possèdent un symbole commençant par une lettre majuscule, la première du nom de cet élément, suivi d’une lettre minuscule(la seconde ou la troisième) si il y a risque de confusion. Exemple : Oxygène : O Carbone : C mais le cuivre : Cu pour l’azote N car le nom d’origine est le Nitrogène de même pour le Sodium Na car le nom d’origine est Natrium Dans l’univers les principaux éléments sont l’hydrogène et l’hélium quand à la terre elle est essentiellement constitueé de Silicium(Si),d’oxygène (O),d’aluminium(Al),de magnésium(Mg) et de fer (Fe). La composition chimique du bois varie peu quelle que soit l’essence : Carbone 50% : Oxygène 42% : Hydrogène 6% : Azote 1% : 2.

Les atomes. 2.1. Constitution de l’atome. L’atome est formé d’un noyau autour duquel gravitent des électrons. On trouve dans le noyau les nucléons : protons et neutrons Un atome comporte autant de protons que d’électrons, il est ainsi toujours électriquement neutre. Prenons le cas de l’hydrogène, un seul électron gravite autour du noyau lui-même constitué d’un seul proton, sachant que le rayon du proton et de l’électron est de 10-15 m et que la région ou il est le plus probable de trouver l’électron est une sphère de rayon égal à environ 50.10-12 m soit 50000 fois plus grand on s’aperçoit que l’atome est en très grande partie constitué de .............vide ! Si le proton était une petite sphère de 1m de rayon situé à Lille nous aurions des chances de voir passer l’électron de même dimensions aux alentours de Lens !!!!!!!!!!!! Résumé : Protons m p=1,67.10-27kg rayon 1,2.10-15m Charge :1,6.10-19C Noyau Neutrons Atome m n=m p Electrons me = mp /1836 rayon 2,8.10-15m Charge :-1,6.10-19C Physique : Chimie chapitre 1 BTS SCBH Page N°2/14 Chimie Chapitre 1 : Introduction 2.2. Numéro atomique Z et nombre de masse A. Le numéro atomique Z correspond au nombre de protons contenus dans le noyau. Le nombre de masse A correspond au nombre de nucléons du noyau (proton+neutron) Comme il y a autant d’électrons que de protons dans un atome, Z correspond aussi au nombre d’électrons. Notation : Exemple de notation chimique pour le fluor . 19 9 F A=19 Z=9 soit 9 protons 9 électrons => 19-9=10 neutrons. Complétez : symbole de Nom de l’élément l’atome 12 carbone 6C 23 sodium 11 Na 238 Uranium238 92 U 235 Uranium 235 92 U 1 hydrogène 1H 2 deutérium 1H 3 tritium 1H 2.3. Nombre de neutron Nombre de protons Nombre de d’électrons Isotopes . Ce sont des atomes ayant même numéro atomique Z mais un nombre masse A différent. Même nombre d’électrons et de protons mais un nombre de neutrons différents Exemples : 12 6 C et 146 C sont deux isotopes, on trouve dans la classification le nucléide le plus répandu. A l’état naturel on trouve l’azote sous la forme d’un mélange : 14 7 N et 15 7 N 99,636 % du premier et 0,364% du second, ces proportions restant quasiment les mêmes quel que soit l’échantillon. Dans le tableau ci-dessus nous avons les isotopes de l’uranium et de l’hydrogène. Physique : Chimie chapitre 1 BTS SCBH Page N°3/14 Chimie Chapitre 1 : Introduction 2.4. Masse molaire. La masse d’un atome étant très faible on préfère considérer la masse d’une mole d’atome. La mole a été définie de la façon suivante (décret du 4 décembre 1975) La mole est la quantité de matière d’un système contenant autant d’entités élémentaires qu’il y a d’atomes dans 0,012kg de carbone 12 Il faut spécifier les entités élémentaires exemple : une mole d’atome, de molécules, d’ions…….. Physique : Chimie chapitre 1 BTS SCBH Page N°4/14 Chimie Chapitre 1 : Introduction Dans une mole d’atomes il y a NA 6,02 .1023 atomes On note n le nombre de moles Dans la classification périodique (voir document) figurent les masses molaires atomiques des éléments. Combien y a t-il de moles d’atomes puis d’atomes d’argon dans 0,250kg de cet élément ? Masse d’argon m=250g Masse molaire atomique de l’argon : Mar=40g.mol-1 On en déduit que le nombre de moles n d’argon est : nar=mar/Mar=6, 25 moles Il y a dans 250g d’Argon NA.n= 6,02 1023.6,25= 37,625 1023 atomes Amusons-nous, cela peut s’écrire 3 762 500 000 000 000 000 000 000 3,7625 MILLIONS DE MILLIARDS DE MILLIARDS D’ATOMES. 2.5. Répartition des électrons. Les électrons se déplacent autour du noyau sur des couches ou des niveaux d’énergie. Chaque couche est caractérisé par un nombre et une lettre; le nombre d’électrons y est limité. Numéro de la couche Lettre Nombre de d’électrons 1 K 2 2 L 8 3 M 18 4 N 2n²=2.4²=32 Avec n =numéro de la couche Plus le numéro de la couche augmente, plus elle est éloignée du noyau. La couche la plus éloignée du noyau est appelée couche externe ou couche périphérique. Représentation de Lewis. On représente le symbole de l’élément autour duquel sont notés, à l’aide d’un point pour un électron ou d’un tiret pour deux électrons, les électrons de la dernière couche, de manière à n’avoir que 4 symboles au maximum. Exemples: L’atome d’hydrogène: 11H . H H O O L’atome de oxygène 168 O . Physique : Chimie chapitre 1 BTS SCBH Page N°5/14 Chimie Chapitre 1 : Introduction L’atome de krypton 84 36 Kr . Kr Kr L’atome de carbone 126 C. C C Dans la classification périodique : -les atomes rangés dans une même colonne ont même nombre d’électrons sur leur couche externe, ce qui leur confère des propriétés chimiques voisines. -Les atomes d’une même ligne font intervenir un même nombre de couches. Les éléments de la huitième colonne correspondent aux gaz rares ou nobles, ils ne donnent pratiquement pas de réactions chimiques on dit qu’ils sont stables. Ils forment des molécules monoatomiques (corps simples) présentes dans l’air en faibles proportions. Ils comportent huit électrons sur leur couche externe à l’exception de l’hélium (2). Au cours d’une réaction chimique chaque atome essaiera d’obtenir huit électrons sur sa couche externe afin d’être le plus stable possible : c’est la règle de l’octet. 2.6. Les ions. Pour obtenir une plus grande stabilité les atomes vont tenter d’obtenir huit électrons sur leur couche externe(ou deux pour les atomes proches de l’hélium). Pour cela ils vont perdre ou gagner des électrons et former ainsi des ions positifs (cations : perte d’un ou plusieurs électrons) ou négatifs (anions gain d’un ou plusieurs électrons). Les éléments de la première colonne vont facilement perdre un électron pour former des cations Exemple :Li+ ,Na+, K+,…….. Les éléments de la deuxième colonne perdront facilement deux électrons exemple :Mg2+ Les éléments de la septième colonne gagneront facilement un électron :ClCeux de la colonne six gagneront facilement deux électrons : ions oxyde O2- ou sulfure S2Formule d’un composé ionique : Na+Cl- :chlorure de sodium Le sodium perd un électron au profit du chlore, chacun des deux éléments a huit électrons sur sa couche externe. Physique : Chimie chapitre 1 BTS SCBH Page N°6/14 Chimie Chapitre 1 : Introduction 3.

La molécule. 3.1. Définition. C’est un ensemble d’atomes de même ou de différentes natures, on appelle atomicité le nombre d’atomes constituant la molécule. L’atomicité peut varier de un à plusieurs milliers notamment pour les matières plastiques, on parle alors de macromolécules. 3.2. Formule moléculaire. On y indique les symboles des atomes constituant la molécule avec en indice en bas à droite le nombre de ces atomes. Exemple : Le propane : C3H8 Une molécule de propane comporte 3 atomes de carbone et 8 atomes d’hydrogène Le méthane : CH4 Une molécule de méthane comporte 1 atome de carbone et 4 atomes d’hydrogène Une formule moléculaire représente par convention une mole de molécules. 3.3. La constitution du bois La nature du bois varie selon sa nature : Cellulose 50% environ , Lignine 20à30%. Puis en moindre importance :les hémicelluloses, les tannins, les sucres ,les résines ,les albuminoïdes ,l’amidon et les matières minérales que l’on trouve dans les cendres. La cellulose est un hydrate de carbone de formule (C6H10O5) plus condensé que l’amidon ; il y a dans le bois différentes celluloses, de propriétés variables, qui constituent l’essentiel des parois des cellules. La lignine est une matière complexe qui s’apparente aux tannins et à l’alcool coniférylique,c’est une substance dure et colorée qui « incruste » les parois des cellules ;on dit que ces parois se « lignifient » 3.4. Masse molaire moléculaire : C’est la masse d’une mole de molécule.

Exemple :Masse molaire du sulfure d’aluminium : M(Al2S3) = 2M(Al) + 3M(S) = 2.27 + 3.32,1 = 150,3g.mol-1 Combien y a t-il de moles de sulfure d’aluminium dans 1,2kg de ce produit ? nombre de moles masse molaire n=m/M masse =>n=1200/150,3=7,98 moles 3.5. La liaison covalente. C’est la mise en commun d’atomes d’une ou plusieurs paires d’électrons, on appelle valence le nombre.... »