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Chapitre 4. Les éléments chimiques présents dans l’Univers. 4.1. Un modèle de l’atome. a) Les modèles de l’atome dans l’histoire Le modèle de Démocrite (460 – 370 av. J.-C.). La matière est constituée de petits « grains » indivisibles appelés atomes A- tomos = in-sécable - PowerPoint PPT Presentation
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Chapitre 4. Les éléments chimiques présents dans l’Univers
4.1. UN MODÈLE DE L’ATOME
a) Les modèles de l’atome dans l’histoireLe modèle de Démocrite (460 – 370 av. J.-C.)
• La matière est constituée de petits « grains » indivisibles appelés atomes
• A-tomos = in-sécable• Les atomes ont diverses
formes , ce qui explique la diversité de la matière
Le modèle d’Aristote (384 – 322 av. J.-C.)
• La matière est constituée de 4 éléments :
- Le feu- L’air- La terre- L’eau
Le modèle de Dalton(1766 – 1844)
• L’atome est une sphère pleine de matière
Le modèle de Thomson(1856 – 1940)
• Découvre l’électron, une particule chargée négativement
• L’atome est une sphère chargée positivement parsemée d’électrons en mouvement. L’ensemble est électriquement neutre
Expérience de Rutherford
Modèle de Rutherford
• l’atome est constitué d’un noyau chargé positivement autour duquel les électrons sont en mouvement
b) L’atome
• Constitué : d’un noyau ( association de protons et de
neutrons) de électrons (autour du noyau)
La charge électrique
La charge électrique
• Les types de charges : Positives Négatives
• La charge électrique élémentaire La charge portée par le proton Notée e=1,6x10-19 C
• La charge électrique du noyau Q=Ze
• La cohésion de l’atome • Le numéro atomique (Z)• Le nombre de masse (A)• Les nucléons• Symbole de l’atome
Applications: 1/p.65
• À la maison :2/p.65
Application : 3/p.65
• À la maison : 4,5/p.65
c) Élément chimique et isotopes
• L’élément chimique – Est caractérisé par son numéro atomique Z
• Les isotopes– Sont des noyaux qui ont le même nombre de
protons, mais un nombre de neutrons différent (même Z, mais des A différents)
• Les isotopes ont les même propriétés physiques et chimiques
• Exemple : les isotopes de l’élément hydrogène
Application : 9/p.65
• À la maison : 10/p.65
d) La masse d’un atome
• La masse Matome= (A-Z)mn+Z.mp+Z.me
mn=la masse du neutronmp =la masse du protonme =la masse de l’électrons
• La masse approchée Mapprochée=A.mnucléon
Application : 6/p.65
4.2. LE NUAGE ÉLECTRONIQUE
a) Le nuage électronique• Les couches électroniques
Les électrons d’un atome sont répartis sur des couches électroniques• Noms des couches
K,L,M• Nombre maximal d’électrons sur chaque couche
2n2
n=le nombre de la couche (n=1 pour la couche K, n=2 pour la couche L….)
• Structure électronique La répartition des électrons dans les différentes couches
Application : 1/p.80 (1., 2.)
• Couche externe, électrons de valenceC’est la dernière couche occupée Elle contient des électrons appelés « de valence »
et qui sont les seuls impliqués lors des réactions chimiques
• Couches internes, électrons de cœurToutes les autres couches de l’atomeElles contiennent les électrons dits « de cœur »
Application : 1/p.80 (3.)
b) La structure électronique des gaz nobles
• Les gaz nobles Sont les éléments situés dans la dernière colonne du tableau
périodique: He, Ne, Ar, Kr, Rd Sont des éléments remarquablement stables ( ne donnent
pratiquement pas de réaction chimique)• He (Z=2):
K2
• Ne (Z=10): K2L8
• Ar (Z=18): K2L8M8
• Conclusion : – les gaz nobles ont une couche électronique externe
contenant 2 électrons (un duet) ou 8 électrons (un octet); – cette structure explique la stabilité particulière des gaz
nobles• Les autres éléments : – ne sont pas stables– Lors des réactions chimiques perdent ou gagnent des
électrons afin d’acquérir la structure électronique externe du gaz noble le plus proche
– Ils se transforment en ions
Application: 3/p.80
c) Les ions monoatomiques
• Ion = atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons ( au maximum 3)
• Types :– Les cations = ions positifs (atomes qui ont perdu
un ou plusieurs électrons)– Les anions = ions négatifs (atomes qui ont gagné
un ou plusieurs électrons)
Application : 2/p.80
• À la maison : 4/p.80
4.3. LE TABLEAU PÉRIODIQUE
Le tableau de Mendeleiev
• 1869 : propose une classification des 63 éléments chimiques connus à partir des similitudes de comportement chimique
• Les éléments sont classés par masse atomique croissante
La classification actuelle• Par numéro atomique Z croissant• Met en évidence les comportements
chimiques similaires des éléments lorsque Z croît
Exemple : les 3 métaux Li, Na, K• Ils sont moins denses que
l’eau• Ils sont mous• Ils possèdent une
température de fusion basse
• Ils réagissent avec l’eau et donnent des hydroxydes solides, blancs, translucides et corrosifs
• 2Li+2H2O -> 2LiOH+H2
• 2Na+2H2O -> 2NaOH+H2
• 2K+2H2O -> 2KOH+H2
Exemple : Mg, Ca, Sr, Ba
• Ils s’enflamment de façon violente en présence de O2 pour former des oxydes cristallins
• 2Mg+O2 -> 2MgO
• 2Ca+O2 -> 2CaO
• 2Sr+O2 -> 2SrO
• 2Ba+O2 -> 2BaO
Exemple : F, Cl, Br, I
• Aux température et pressions usuelles ils sont présents sous forme moléculaire : F2, Cl2, Br2, I2
• Ils s’associent avec Na pour former des solides
• 2Na + F2-> 2NaF
• 2Na + Cl2-> 2NaCl
• 2Na + Br2-> 2NaBr
• 2Na + I2-> 2NaI
• Le tableau périodique a une structure en lignes et colonnes (groupes)
• Tous les éléments possédant une réactivité analogue (même types de réactions chimiques) se trouvent dans une même colonne
La famille des alcalins (colonne 1)
La famille des halogènes (colonne 17)
La famille des gaz nobles (colonne 18)
• La classification périodique est reliée à la structure électronique des éléments
• Application : donner la structure électronique des 3 premières lignes
• Tous les éléments ont le même nombre d’électrons sur leur couche électronique externe
• Tous les éléments d’une colonne donnent le même type d’ion
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