1. Notion de molécule
La plus petite partie d’un corps obtenue par partage de ce corps et qui garde les propriétés de ce corps est appelée une molécule (par les scientifiques)
2. Notion d’atome
La plupart des molécules sont, elles aussi, des associations de plusieurs particules constitutives.
Les particules constitutives de la molécule sont appelées atomes.
3. Corps pur et mélange
Un corps pur est constitué de molécules identiques.
Un mélange est un ensemble de différents corps purs donc de différentes molécules.
4. Les symboles chimiques des atomes
Pour représenter de façon simplifiée les corps chimiques, on utilise un système particulier : les symboles.
Si une seule lettre : 1 Majuscule
Si deux lettres : 1 Majuscule et 1 minuscule
- Lecture d’une formule moléculaire
Pour lire une formule moléculaire, il faut :
- d’abord déterminer le nombre de molécules
- ensuite, déterminer le nombre d’atomes de chaque élément
Rappel :
- le coefficient : est le chiffre placé à l’avant de la molécule ; il multiplie tous les éléments de la molécule
- l’indice : est le chiffre placé à l’arrière d’un éléments ; il multiplie cet élément.
Exemple n°1 : Al2O3
Une molécule
- 2 atomes d’Al
- 3 atomes de O
Exemple n°2 : 2 H2 (SO4)
deux molécules
- 4 atomes de H ( 2×2)
- 2 atomes de S
- 8 atomes de O ( 2 x4)
Structure de l’atome
1. Atome et tableau chimique
Le tableau chimique reprend les différents atomes (naturels et artificiels); ceux-ci ont reçu un nom et un symbole, puis ils ont été classés dans un tableau (par un chimiste russe Mendeliev d’où le nom du tableau).
Les atomes sont classés :
- horizontalement : selon leur masse
- verticalement : selon la famille à laquelle ils appartiennent
- selon la masse atomique (= la masse de l’atome):
Quand les scientifiques décident de mesurer la masse des atomes, ils se heurtent à une immense difficulté : il n’existe pas de balance assez précise pour mesurer des masses aussi petites.
Ils ont dès lors utilisé un grand nombre d’atomes d’hydrogène puis les ont comparés aux autres atomes.
Ils ont ainsi déterminé par exemple que :
– la masse d’un atome d’oxygène était 16 fois plus grande que la masse d’un atome d’hydrogène
– la masse d’un atome de carbone était 12 fois plus grande que la masse d’un atome de H
Définition : la masse atomique (relative) d’un atome est le rapport entre la masse de cet atome et la masse de l’atome H , choisie comme masse-étalon.
Où trouver la masse des différents atomes dans le tableau chimique?
La masse atomique est indiquée sous le symbole et le nom de l’atome. Pour l’utiliser, il faut arrondir les valeurs.
2. selon la famille :
Le tableau comporte 8 familles « a » dites « principales » numérotées de I a à VIIIa :
La famille I a : les alcalins ( ex : Na)
La famille II a : les alcalino-terreux (ex : Ca)
La famille III a : les terreux (ex : Al)
La famille IV a : les carbonides ( ex : C)
La famille V a : les azotides (ex : N )
La famille VI a : les sulfurides ( ex : S)
La famille VII a : les halogènes ( ex : Br )
La famille VIII a : les gaz rares ou inertes ( ex : Ne)
Tous les éléments d’une même famille se comportent de la même façon au niveau des réactions chimiques
Le tableau comporte aussi 8 familles « b » ; ils ont des similitudes avec les familles « a » mais ils sont les « exceptions chimiques ».
Modèle scientifique de l’atome
Plusieurs scientifiques se sont interrogés sur les constituants de la matière à différentes époques , par exemple Dalton (19ème S) , Rutherford (20ème S) , Chadwick (20ème S). Nous retiendrons le dernier modèle proposé .
L’atome est constitué d’un très grand volume vide au centre duquel se trouve un noyau.
Dans ce noyau se trouvent des particules chargées d’électricité positive (= les protons)
et des particules neutres (= les neutrons) . Autour de ce noyau atomique se déplacent
des particules d’électricité négative (= les électrons) .
N.B. : les électrons sont placés sur des orbites différentes.
Les composants de l’atome
LA VALENCE DE L’ATOME
Notion
C’est la capacité de liaison d’un atome.
Elle correspond au nombre d’atomes d’hydrogène qui peuvent se lier.
Elle s’exprime par des chiffres romains.
Exemple
L’oxygène peut se lier à 2 atomes d’hydrogène dans une molécule d’eau à la valence de l’oxygène : II
La valence des groupements
Certains atomes s’associent toujours et forment des groupements. Ceux-ci possèdent aussi des valences.
Valence I :
– (OH) = hydroxyle
– (NO2) = nitrite
-(NO3) = nitrate
Valence II :
– (SO3) = sulfite
– (SO4) = sulfate
– (CO3) = carbonate
Valence III :
– (PO3) = phosphite
– (PO4) = phosphate
Comment retrouver la valence d’un élément dans une formule ?
Par exemple, quelle est la valence du fer dans Fe2O3
- On se base sur les valences : – faciles à retrouver dans le tableau ( ex : oxygène)
– des groupements (étude !)
- On établit une équation mathématique à une inconnue où le fer (Fe) à devient x
On n’oublie pas de tenir compte des indices : Fe2 à devient 2 x
MASSE ATOMIQUE RELATIVE – MASSE MOLAIRE – MOLE
- Masse atomique relative
DÉFINITION :
C’est le rapport entre la masse de cet atome et la masse de l’atome H , choisie comme masse – étalon ( la valeur est indiquée sous le symbole dans le tableau chimique )
EXEMPLE :
La masse atomique relative de l’atome de soufre est 32 , c’est à dire que l’atome de soufre est 32 fois plus lourd que l’atome d’hydrogène.
MASSE MOLECULAIRE RELATIVE
DÉFINITION :
C’est le rapport entre la masse de cette molécule et l’atome H , choisie comme masse – étalon. La masse moléculaire relative ( Mr ) est égale à la somme des masses atomiques relatives (Ar) des atomes qui constituent la molécule , multipliées par leur indice respectif.
EXEMPLE :
La masse moléculaire relative de la molécule d’eau ( H2O ) est égale à ( 2 . 1 ) + ( 1 . 16) = 18
La molécule d’eau est donc 18 fois plus lourde qu’un atome d’hydrogène.
MOLE
DEFINITION :
C’est la quantité de matière contenant un nombre constant d’entités ( soit des molécules , soit des atomes ).
N.B. Dans la vie courante, on exprime généralement une quantité de matière en g ( ou kg , …) alors que les chimistes l’expriment en moles.
MASSE MOLAIRE
DEFINITION :
C’est l’expression de la mole en unité de masse ( g ).
EXEMPLE :
La Mr de H2O est = 18 ; cela représente 1 mole.
La masse molaire de l’eau = 18 g
LES ÉQUATIONS CHIMIQUES
1. Préalable : la loi de Lavoisier
Lavoisier : chimiste français du 18ème siècle.
» Au cours d’une réaction chimique, se produisant dans un système fermé, la masse de l’ensemble des produits est égale à la masse de l’ensemble des réactifs »
En d’autres termes : rien ne se perd, rien ne se gagne, tout se transforme.
2. Notion d’équation chimique
Définition :
» Une équation chimique est l’écriture universelle du modèle d’une réaction chimique
qui rend compte du fait que : – des réactifs deviennent des produits
– la masse des produits est égale à la masse des
réactifs »
Exemple : Cu(SO4) + 2 Na(OH) ——> Na2(SO4) + Cu(OH)2
3. Lecture de l’équation chimique :
1 molécule de sulfate de cuivre et 2 molécules d’hydroxyde de sodium
réagissent pour donner
1 molécule de sulfate de sodium et 1 molécule d’hydroxyde de cuivre.
Cu(SO4) + Na(OH) —–> Na2(SO4) + Cu(OH)2
1er membre 2ème membre
Cu : Cu :
(SO4) : (SO4) :
Na : Na :
(OH) : (OH)
4. Comment pondérer une équation chimique ?
a. on rétablit l’égalité en modifiant uniquement les coéfficients
b. on comptabilise les différents atomes (ou groupements ) en commençant par ce qui n’est ni Hydrogène ni Oxygène
c. on utilise des nombres entiers
d. pour les molécules bi-atomiques, on note : * H2et pas 2 H
* O2 et pas 2 O
* N2 et pas 2 N
Exemple : H3(PO4) + K2O ——> K3(PO4) + H2O
1er membre 2ème membre
(PO4) : (PO4) :
K : K :
H : H :
O : O :
NOMENCLATURE DES SUBSTANCES CHIMIQUES
1. LES ACIDES
Acide binaire : H X nom du non-métal + ure d’hydrogène
Acide ternaire : H (X O ) nom du groupement + d’hydrogène
2.LES BASES OU HYDROXYDES
M ( O H ) hydroxyde de…+ nom du métal
3. LES SELS
Sel binaire : M X nom du non-métal + ure + nom du métal
Sel ternaire : M (X O ) nom du groupement + nom du métal
4. LES OXYDES
Métallique : M O oxyde de …+ nom du métal ( + éventuellement la valence)
Non – métallique : X O préfixe + oxyde de …+ nom du non-métal
N.B. Préfixes : mono ( 1) , di ( 2 ) , tri (3 ) , tétra ( 4 ) , penta ( 5 ) , hexa (6 )