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26 oct. 2009 ... Phénomènes physiques ? Phénomènes chimiques .... Cu Cuivre .... Exercice :
quelle est la masse atomique : - du chlore .... est un non-métal ..... a) Complétez
le tableau pour découvrir les types d'ions : ... électronique est la suivante : 1ère
couche : 2/ 2ème couche : 8/ 3ème couche : 18/ 4ème couche : 8.
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Phénomènes physiques Phénomènes chimiques
Dans la vie courante , vous pouvez observer toute une série de faits qui sont plus ou moins familiers :
on sucre son café
on dégivre un réfrigérateur
on brûle du bois
on décalcarise un percolateur avec du vinaigre
on sale leau de cuisson des aliments
Voici deux expériences simples :
1ère expérience2ème expérienceMatériel /Produits
Procédés
Observations
Définitions :
Un phénomène physique est
Un phénomène chimique est
.
Exercices :
Classez les exemples suivants en phénomènes physiques ( P) ou chimiques ( C) . Justifiez votre réponse.
lasphalte dune route qui fond au soleil :
une allumette qui brûle :
mettre du sucre dans son café :
la combustion de lessence dans le moteur dune mobylette :
la putréfaction dun morceau de viande :
décolorer un vêtement avec de leau de javel :
une bougie qui coule :
utiliser du vinaigre pour ôter les traces de calcaire sur les robinets de la salle de bain :
brûler du bois lors dun feu de camp :
j) cuire un oeuf sur le plat :
MOLECULE ET ATOME
Notion de molécule
La plus petite partie dun corps obtenue par partage de ce corps et qui garde les propriétés de ce corps est appelée une
. (par les scientifiques)
Notion datome
La plupart des molécules sont, elles aussi, des associations de plusieurs particules constitutives.
Les particules constitutives de la molécule sont appelées
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
Principaux symbolesAl Aluminium
Ag Argent
N Azote
Ba Baryum
Br Brome
Ca Calcium
C Carbone
Cl Chlore
Cr Chrome
Co Cobalt
Cu CuivreSn Etain
Fe Fer
F Fluor
He Hélium
H Hydrogène
I Iode
Li Lithium
Mg Magnésium
Mn Manganèse
Hg Mercure
Ne NéonNi Nickel
Au Or
O Oxygène
P Phosphore
Pt Platine
Pb Plomb
K Potassium
Na Sodium
S Soufre
U Uranium
Zn Zinc
5. Lecture dune formule moléculaire
Pour lire une formule moléculaire, il faut :
dabord déterminer le nombre de molécules
ensuite, déterminer le nombre datomes de chaque élément
Rappel :
le coefficient : est le chiffre placé à lavant de la molécule ; il multiplie tous les éléments de la molécule
lindice : est le chiffre placé à larrière dun éléments ; il multiplie cet élément.
Exemple n°1 : Al2O3
Une molécule
2 atomes dAl
3 atomes de O
Exemple n°2 : 2 H2 (SO4)
deux molécules
4 atomes de H ( 2x2)
2 atomes de S
8 atomes de O ( 2 x4)
Exercices : sur une feuille de cours, déterminez le nombre de molécules et datomes pour les différents corps.
3 CO2
2 Na ( OH)
5 Ca (OH)2
4) 4 Cu (NO3)2
6 Al2 ( SO4)3
5) 2 Ba3 (PO4)2
Fe2O3
Structure de latome
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 latome):
Quand les scientifiques décident de mesurer la masse des atomes, ils se heurtent à une immense difficulté : il nexiste pas de balance assez précise pour mesurer des masses aussi petites.
Ils ont dès lors utilisé un grand nombre datomes dhydrogène puis les ont comparés aux autres atomes.
Ils ont ainsi déterminé par exemple que : - la masse dun atome doxygène était 16 fois plus
grande que la masse dun atome dhydrogène
- la masse dun atome de carbone était 12 fois
plus grande que la masse dun atome de H
Définition : la masse atomique (relative) dun atome est le rapport entre la masse de cet atome et la masse de latome 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 latome. Pour lutiliser, il faut arrondir les valeurs.
Ex :
Exercice : quelle est la masse atomique : - du chlore
- du potassium :
- du phosphore :
b) 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 dune 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 ».
2. Modèle scientifique de latome
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.
CROQUIS :
3. Les composants de latome
Le modèle scientifique détermine des protons, des neutrons et des électrons.
Comment les retrouver dans le tableau chimique ?
Représentation de la case du sodium :
Le nombre atomique ( Z ) indique :
Grâce à la masse atomique, on peut trouver le nombre de neutrons :
masse atomique - nombre atomique ( Z ) = nombre de neutrons
ex : le nombre de neutrons pour latome de sodium est : 23-11 = 12
On peut aussi découvrir le nombre de couches d'électrons et le nombre d'électrons
par couches.
Ex : pour le sodium, il y a :
Exercices :
1)Complétez le tableau ci-dessous.
Noms des atomes Symboles Nbre de protons Nbre d'électrons Nbre de neutronsCalcium
Aluminium
Chlore
Iode
Plomb
Carbone
2)A partir des indications du tableau chimique, faites un croquis de l'atome :
de soufre : * nbre de protons :
* nbre d'électrons :
* nbre de couches :
* nbre d'électrons par couche :
* nbre de neutrons :
3) Cherchez le nom des atomes qui ont :
* 8 p+ :
* 34 e- :
* 20 e- et 20 n° :
* 69 n° :
* 30 n° :
4) Quel est latome qui : - possède 4 couches de-
- est un non-métal
- possède 45 n°
Donnez son nom :
Faites un croquis de la structure de cet atome :
5) Quel est latome qui : - possède 6 couches de-
- est un métal
- a une masse atomique de 137
Donnez son nom :
Faites un croquis de la structure de cet atome :
LA VALENCE DE LATOME
1.Notion
Cest la capacité de liaison dun atome.
Elle correspond au nombre datomes dhydrogène qui peuvent se lier.
Elle sexprime par des chiffres romains.
2.Exemple
Loxygène peut se lier à 2 atomes dhydrogène dans une molécule deau
( la valence de loxygène : II
3. Retrouver une valence grâce à son tableau chimique
Quand le tableau est plié : selon les familles
Famille I a :
Famille II a :
Famille III a :
Famille IV a :
Famille V a :
Famille VI a :
Famille VIIa :
Famille VIII a : non réactifs ( pas de valence
N.B. au dessus de chaque colonne du tableau , on y trouve des croix avec des points et des barres. Celles-ci peuvent nous aider .
Quand le tableau est ouvert : les atomes peuvent avoir plusieurs valences
( il faut donc les ETUDIER)
Fe : II et III
Cu : I et II
Cr : II et III
Mn : II, III et IV
Pt : II et IV
Hg : I et II
Quelques exceptions lorsque le tableau est plié
( donc à ETUDIER)
N : III et V
P : III et V
Pb : II et IV
Sn : II et IV
4. La valence des groupements
Certains atomes sassocient toujours et forment des groupements. Ceux-ci possèdent aussi des valences( à ETUDIER)
Valence I : - (OH) = hydroxyle
- (NO2) = nitrite
-(NO3) = nitrate
Valence II : - (SO3) = sulfite
- (SO4) = sulfate
- (CO3) = carbonate
Valence III : - (PO3) = phosphite
- (PO4) = phosphate
5. Ecrire une formule à partir des valences
méthode des bras
ex : Ca et Cl
méthode du chiasma ( = croisement)
ex : C et O
6. Exercices
Quelle est la valence :
Du magnésium :
De liode :
Du soufre :
Du néon :
2) Formez des molécules en tenant compte des valences :
Na et ( SO3)
Al et Br
K et O
Al et O
3) Complétez le tableau par des formules correctes résultant de lassociation des valence
(CO3)
Cl(NO3)(SO4)(PO3)NaNa2(CO3)
Mg
Mg Cl2K
Ca
Al
7. Comment retrouver la valence dun 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) ( devient x
On noublie pas de tenir compte des indices : Fe2 ( devient 2 x
Exercices : quelle est la valence ?
de Cu dans Cu (OH)2 ?
de Fe dans Fe 2 ( SO4)3 ?
de Pb dans Pb (NO3)2 ?
de Cu dans Cu (SO4) ?
Fe dans Fe Cl3 ?
Les ions
Introduction
Observez attentivement létiquette de cette eau.
Quelles indications trouve-t-on ?
Pourquoi trouve-t-on des charges positives et des charges négatives alors quun atome est neutre ?
a) quelle est la particule de latome qui donne les charges positives ?
b) quelle est la particule de latome qui donne les charges négatives ?
..
c) quelle(s) hypothèse(s) pourrait(aient) expliquer lapparition de charges positives ?
d) quelle(s) hypothèse(s) pourrait(aient) expliquer lapparition de charges négatives ?
e) dans la pratique,
.
.
Définitions
a) Un ion est
..
..
b) Un ion positif ( = cation) est
..
c) Un ion négatif ( = anion) est
..
Exemples
ions positifs :
ions négatifs :
A partir du tableau on peut retrouver le type dion
On utilise les croix se situant au-dessus des différentes familles. Ceci est valable pour le tableau plié.
Famille I a :
Famille II a :
Famille III a :
Famille IV a :
Famille V a :
Famille VI a :
Famille VII a :
Famille VIII a : il ny a pas dion
Synthèse :
Pour obtenir un ion positif :
...
Pour obtenir un ion négatif :
.
Exercices
Complétez le tableau pour découvrir les types dions :
Atomesp+e-Modificationsp+e- Types dionsBa2 électrons
Sn - 4 électrons
Br + 1 électron
P +3 électrons
Ga - 3 électrons
b) Ecrivez sous forme dune « équation » les modifications pour obtenir des ions
Exemple :
Br + 1 e- = Br
Ba
. = Ba +
S + 2 e- =
..
N + 3e- =
Ge
= Ge ++++
Pb
= Pb ++
Ecrivez le symbole :
dun atome de H auquel on a enlevé 1 électron :
dun atome de H auquel on a ajouté 1 électron :
dun ion Cu + auquel on a enlevé 1 électron :
dun ion Cu + auquel on a ajouté 1 électron :
dun ion N --- auquel on a enlevé 2 électrons :
Associez ion positif et ion négatif
Ca K C O As S Cl Si Al
Identifiez les ions positifs en les entourant en vert
Associez un ion positif avec un ion négatif de même valeur.
Couples formés :
Quel est lion qui na pas trouvé son « compagnon » ?
.
Comment représenter schématiquement les différentes couches électroniques des ions suivants : Ca ++ , S - - , Br -
( Dessinez-les au verso de la feuille.
Quel est lion qui possède :
Justifiez vos réponses.
15 protons et dont la structure électronique est la suivante : 1ère couche : 2 / 2ème couche : 8 / 3ème couche : 8 ?
38 protons et dont la structure électronique est la suivante : 1ère couche : 2/ 2ème couche : 8/ 3ème couche : 18/ 4ème couche : 8
Parmi les entités suivantes, quelles sont celles qui ont la même configuration
électronique : S - - / Ar / K / Ca ++ / Br- ?
MASSE ATOMIQUE RELATIVE - MASSE MOLAIRE - MOLE
Masse atomique relative
DEFINITION :
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
DEFINITION :
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
EXERCICES
Quelle est la masse atomique relative(Ar ) de :
C :
O :
P :
H :
S :
Quelle est la masse moléculaire relative (Mr)de :
CO2 :
H3 (PO4) :
C6H8O6 ou la vitamine C:
Quelle est la masse molaire de :
H2 (CO3) :
P2O5 :
Ca ( CO3) :
Calculez la masse ( en g ) correspondant à une quantité de matière de :
10 molécules de NH3 :
1/50 molécule d'eau de Javel Na( ClO ) :
0,1 molécule de N2 :
Quelle est la quantité de matière ( exprimée en moles ) correspondant à :
20 g de Ca :
10 g de Ca ( CO3) :
96 g de NaCl :
LES EQUATIONS 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 :
Pour l'exemple ci-dessus :
a) Modèle :
b) Lecture moléculaire :
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.
c) Pondération : retrouvez-vous le même nombre d'atomes de chaque sorte dans
les deux membres ?........................................................................
On dit alors que cette équation est pondérée.
Vérifiez dans cette équation :
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 ?
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 : * H2 et 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 :
5.Exercices
a) H2 + Cl2 -----> HCl
b) Mg + HBr -----> MgBr2 + H2
c) Zn + HI ------> ZnI2 + H2
d) Na + Cl2 ------> NaCl
e) P4 + O2 ------> P2 O5
f) Al2 O3 + HCl ------> AlCl3 + H2 O
g) Fe + H2 O -------> Fe2 O4 + H2
h) Fe + O2 ------> Fe2 O3
i) CuO + C ------> Cu + CO2
j) CaO + HCl -----> CaCl2 + H2 O
NOMENCLATURE DES SUBSTANCES CHIMIQUES
1.LES ACIDES
Acide binaire : H X nom du non-métal + ure d'hydrogène
Ex : H Cl ( chlorure dhydrogène
Acide ternaire : H (X O ) nom du groupement + d'hydrogène
Ex : H2 (S O4 ) (
2.LES BASES OU HYDROXYDES
M ( O H ) hydroxyde de...+ nom du métal
Ex : Ca ( O H )2 (
3.LES SELS
Sel binaire : M X nom du non-métal + ure + nom du métal
Ex : K Cl (
Sel ternaire : M (X O ) nom du groupement + nom du métal
Ex : K2 ( S O3) (
.
4.LES OXYDES
Métallique : M O oxyde de ...+ nom du métal ( + éventuellement la valence)
Ex : Cu O (
.
Cu2 O (
.
Non - métallique : X O préfixe + oxyde de ...+ nom du non-métal
Ex : C O2 (
N.B. Préfixes : mono ( 1) , di ( 2 ) , tri (3 ) , tétra ( 4 ) , penta ( 5 ) , hexa ( 6 )
5. EXERCICES sur la nomenclature
Complétez le tableau ci-dessous
Formule moléculaire Utilité ds la vie couranteFormule généraleNom de la formule généraleNom de la formule moléculaireFe2O3Rouille
Ca(OH)2Marquage des terrains de footH2(CO3)« pétillant » des boissons gazeusesCOIntoxication à cause dune mauvaise combustionNaClSel de cuisine
Ca(CO3)Marbre
CaCl2Salage des routes en hiverNa(OH)Soude caustique,
déboucheurHClSuc gastrique
SO2Odeur « boule puante »
