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2-02 Cours Atomes & éléments chimiques

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2nde
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15 mars 2016
Chapitre 2 : De l’atome à l’élément chimique
La chimie peut être mise au service de la médecine, pour la compréhension
du fonctionnement biochimique de l’organisme comme pour la synthèse
de médicament.
ÉÉlléém
meen
ntt cchhiim
miiqquuee
La chimie est l’étude des transformations de la matière. De quoi est
constituée la matière ?
Connaître le symbole de quelques éléments.
Savoir que Z caractérise l’élément.
LL’’aattoom
mee
Définition de l’élément chimique
Un élément chimique est un « type » d’atome. Il est caractérisé par son
numéro atomique Z (son nombre de protons) et son symbole.
Connaître la constitution d’un atome et de son noyau.
Connaître et utiliser le symbole
Exemple : le carbone Z = 6, symbole C
A
ZX
Il existe une centaine d’éléments au total. Il faut connaître par cœur les
symboles des éléments suivants : hydrogène : H ; carbone : C ; azote : N ;
oxygène : O ; sodium : Na ; aluminium : Al ; chlore : Cl ; fer : Fe ; cuivre :
Cu.
Le constituant élémentaire de la matière est l’atome.
Modèle de l’atome
Un atome est constitué d’un noyau entouré d’un certain nombre
d’électrons.
Isotopes
Définition : 2 atomes qui ont le même nombre de protons (donc même
élément) mais un nombre de neutrons différent sont des isotopes.
• Le noyau est constitué de protons p (charge +) et de neutrons n (neutre).
• Des électrons e– se trouvent autour du noyau (charge –)
Exemple :
12
6
C et
14
6 C
. Le carbone 12 a 12-6 = 6 neutrons et le carbone 14
a 14-6 = 8 neutrons
électron (–)
Ils ont les mêmes propriétés chimiques, mais des masses différentes.
noyau composé de :
• protons (+)
nucléons
• neutrons (0)
Exercice 3 Éléments et isotopes
SSttrruuccttuurree éélleeccttrroon
niiqquuee
Dénombrer les électrons de la couche externe.
Structure de l’atome (ppt)
Histoire du modèle de l’atome (animation)
Expérience de Rutherford (animation)
C’est pas sorcier : Voyage au cœur de la matière (vidéo)
Couches électroniques
Les électrons se répartissent par couches appelées couches électroniques
et nommées : K, L, M, ...
M
Notation symbolique
L
Un atome peut être décrit en utilisant une notation symbolique
A
Z
K
X
Z : numéro atomique = nombre de protons
A : nombre de nucléons (nombre de protons + nombre de nucléons)
X : symbole chimique de l’élément
12
6
Exemples de notation symbolique
C : cet atome est un atome de carbone (C). Il contient 12 nucléons, dont
6 protons (et, par déduction 12–6 = 6 neutrons).
Couche la plus proche du noyau : K (2 e– max)
Couche suivante : L (8 e– max)
3ème couche : M (8 e– max)
Exercice 1 Constitution d’un atome
Les électrons se répartissent dans ces couches selon deux règles :
- Ils doivent être le plus proche possible du noyau ;
- et être seul si c’est possible (la première règle a priorité sur celle-ci).
C
Chhaarrggee ddeess pprroottoon
nss eett éélleeccttrroon
nss
Trouver la structure électronique
Savoir que l’atome est électriquement neutre.
Pour trouver la structure électronique d’un atome ou d’un ion, il faut :
• Savoir combien d’e– il a ;
• Remplir chaque couche dans l’ordre (K, L, M). Chaque couche doit être
saturée avant de passer à la suivante.
Charge élémentaire
La plus petite charge qui existe, appelée charge élémentaire :
e = 1,6·10-19 C (coulomb)
La répartition électronique d’un atome ou d’un ion est décrite en indiquant,
en exposant, le nombre d’électrons sur chaque couche.
Charge des protons et électrons
Proton (p) : +e
Exemples : le carbone a 6 e–. Structure électronique → (K)2(L)4
Structure électronique de l’atome de chlore : 17Cℓ : (K)2(L)8(M)7.
Électron (e–) : –e
Remarque : comme son nom l’indique, le neutron est neutre.
Couche externe
L’atome est neutre
La dernière couche contenant des électrons est appelée couche externe.
C’est elle qui confère ses propriétés chimiques a un élément, c’est donc
elle la plus importante pour un chimiste.
Dans un atome, la charge positive portée par les protons compense la
charge négative portée par les électrons : un atome comporte autant de
protons que d’électrons.
Couches électroniques (ppt)
Exercice 2 Nombre d’électrons d’un atome
-1-
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Pour résumer (animation)
Exercice 4 Structure électronique
IIoon
nm
moon
nooaattoom
miiqquuee
TP 2 : Identifications d’ions
Mettre en œuvre un protocole pour identifier des ions.
Objectifs : mettre en œuvre l’identification de différente ions
Ion monoatomique : c’est un atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs
e–. Il porte une charge positive (s’il a perdu un ou plusieurs e–) ou négative
(s’il a gagner un ou plusieurs e–).
Exemples : l’ion chlorure Cl– est un atome de chlore qui a gagné un e–.
L’ion sulfure S2– est un atome de soufre qui a gagné deux e–
L’ion fer (II) Fe2+ est un atome de fer qui a perdu deux e–.
Ion monoatomique (ppt)
Entité monoatomique (animation)
L’ion sodium (animation)
Exercice 5 Ion monoatomique
Exercice d’entraînement
Exercice 6 Structure de quelques éléments
-2-
15 mars 2016
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