Chapitre 1 : Matière et transformations

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1 Chapitre 1 : Matière et transformations
Unité 1- Matière Chapitre 1 : Matière et transformations La matière : est tout ce qui possède une masse et occupe un espace. 1.1 Produits chimiques et sécurité SIMDUT : Système d’Information sur les Matières Dangereuses Utilisées au Travail. Symboles : p.14 tableau 2. Mesures de sécurité :

2 1.2 Propriétés de la matière
Propriétés physiques: sont les caractères ou les descriptions d’une substance qui permet de la définir. Une propriété physique peut être observée avec les sens. Exemple: -Couleur : blanc, rouge -Texture : rude, lisse -Odeur : forte, sucré -Lustre : lustré, mat -Clarté : claire, opaque -Goût : sur, amère

3 Une propriété physique peut aussi venir d’une série de tests ou de mesure:
-État de la matière: solide, liquide, gaz -Dureté: propriété d’un solide qui ne se laisse pas entamer ou égratigner. -Malléabilité: possibilité de marteler ou plier, peut prendre différentes formes. -Ductilité: capacité à être étiré en longs fils minces. -Points de fusion et d’ébullition: changement d’états. -Cristaux: Structure composée de cubes ou de blocs de configuration régulière. -Solubilité: la propriété qu’a une substance de se dissoudre dans un solvant comme l’eau. -Viscosité: désigne la capacité d’écoulement d’un liquide. -Masse volumique: quantité de masse par unité de volume D=M/V

4 Propriétés chimiques: représente le comportement d’une substance qui entre en contact avec une autre substance. Le résultat peut être une nouvelle substance. Exemple : - Combustibilité: propriété qui définit la réaction d’une substance à l’oxygène et la production subséquente de dioxyde de carbone, d’eau et d’énergie. Réaction avec un acide Utilisation des propriétés de la matière On se sert des propriétés physiques et chimiques de la matière pour déterminer leur usage et pour les identifier. La matière est divisée en deux groupes: les métaux et les non-métaux. Les métaux en raison de leurs propriétés particulières sont employés d’une multitude de façons. Les métaux peuvent être combinés pour former des alliages. (ex: p19)

5 1.7 Transformations physiques et réactions chimiques
Transformations physiques: une transformation pendant laquelle la matière reste inchangée, même si son état ou sa forme est modifiée. Ex. Transformation de l’état. Si on change une substance d’un solide à un liquide, les particules ne changent pas. Ex. La dissolution. Si nous dissolvons du sucre dans l’eau, les particules de sucre se dispersent mais demeurent des particules de sucre. Note: la plupart des transformations physiques sont facilement réversibles.

6 Réactions chimiques: une transformation pendant laquelle la substance d’origine est convertie en une ou plusieurs autres substances de nature différente, dont les propriétés sont différentes Les indices d’une réaction chimique: -Apparition d’une nouvelle couleur -Dégagement de chaleur ou de lumière -Formation de bulles de gaz -Production d’une substance solide (un précipité) dans un liquide. -Irréversibilité d’un changement. (difficile à changer à nouveau) Note: Tu dois tenir compte de plusieurs indices pour t’assurer du genre de transformation qui a eu lieu. Donc une combinaison des indices ci-hauts indiquerait une transformation chimique.

7 Chapitre 2 : Éléments et composés
2.1 Modèles de la matière et théorie atomique Il y a plus de 2000 ans, en Grèce, un philosophe nommé Démocrite émet l’hypothèse: la matière est constituée de minuscules particules, trop petites pour être vue. Cette suggestion est la base de notre THEORIE ATOMIQUE: 1. Toute la matière est constituée de particules minuscules. 2. Toutes les particules d’une même substance sont identiques. D’autres particules constitueront d’autres substances. A B

8 3. Les particules sont toujours en mouvement
3. Les particules sont toujours en mouvement. Plus elles ont d’énergie, plus elles sont rapides. 4. Il ya des forces d’attraction entre les particules. Cette force est plus grande quand les particules sont plus rapprochées. Note : On nomme ces particules des “atomes” du mot grec “atomos” qui veut dire “ne peut pas être divisé”. L’atome est la composante de base de la matière. On retrouve en nature environ 90 sortes d’atomes différents.

9 Classifier la matière La matière peut être classifiée comme un mélange ou une substance pure. Substance pure: substance qui comporte une seule sorte de particule. On parle soit d’éléments ou de composés. - Éléments: sont des substances pures qui ne peuvent pas être décomposés en substances plus simples. (Les éléments du tableau périodique) Ex.: un morceau d’aluminium ne contient que des particules d’aluminium

10 - Composés: sont des substances pures qui contiennent au moins deux éléments différents dans une proportion donnée. Ils sont formés lorsque des éléments, par réactions chimiques, se combinent entre eux. On ne peut pas les séparer physiquement. Ex.: l’eau est formée de deux parties hydrogène et d’une partie oxygène. H2O. L’eau est formée de particules d’eau.

11 Mélange: comporte au moins deux substances pures différentes donc deux types différents de particules. Un mélange peut être séparé par un moyen physique. Un mélange est soit une solution ou un mélange hétérogène. - Solution: on parle d’une solution si les particules se mélangent bien ensemble et que nous voyons seulement une phase. Ex.: Kool-aid (solution de sucre et d’eau) - Mélange hétérogène: on parle d’un mélange hétérogène si les particules ne se mélangent pas bien ensemble et que l’on voit plus d’une phase. Ex.: - Du sable dans l’eau, une salade

12 2.7 Symboles et formules chimiques
Symbole chimique: est une abréviation du nom de l’élément adopté à travers le monde. Quand un symbole comprend une seule lettre, cette lettre est toujours une majuscule. S’il comprend deux lettres, la première seulement est une majuscule. Ex.: Nom Symbole chimique Hydrogène H Sodium Na Formule chimique : est une combinaison de symboles représentant un composé. La formule chimique indique quels éléments sont présents dans le composé, et dans quelle proportion.

13 Note: s’il y a plus d’un atome de cet élément, le symbole est suivi d’un chiffre écrit un peu plus bas, un indice. Les indices de 1 ne sont pas indiqués. Ex.: H2O indique 2 atomes d’hydrogène et 1 atome d’oxygène. (note: le 2 est un indice) Ex.: NaHCO3 indique 1 atome de sodium, 1 atome d’hydrogène, 1 atome de carbone et 3 atomes d’oxygène. (note: le 3 est un indice) Ex.: Mg3(PO4)2 indique 3 atomes de magnésium, 2 atomes de phosphore, 8 atomes d’oxygène.

14 2.10 Noms et formules des composés
Lorsque les éléments réagissent ensemble pour former des composés, les composés formés font parties de différentes catégories. Cette année, nous verrons une catégorie, soit les composés ioniques binaires. Composés ioniques binaires : un composé ionique binaire comprend deux éléments, soit un métal et un non-métal. Former un composé Pour former un composé, il faut déterminer combien d’atomes de chaque éléments est nécessaire pour former ce composé. Il faut alors regarder leur valence.

15 Donc le composé est NaCl Ex. : Aluminium – valence = 3
La valence d’un atome est égale au nombre de liaisons que cet atome peut avoir. Ex. : Sodium – valence = 1 Chlore – valence = 1 Donc le composé est NaCl Ex. : Aluminium – valence = 3 Donc le composé est AlCl3 Na Cl Al Cl Cl Cl

16 Nommer un composé Pour nommer un composé ionique, on nomme le non-métal premier en lui ajoutant la terminaison – ure, suivit du nom du métal. (exception avec oxygène, le nom devient – oxyde et avec l’azote, le nom devient nitrure) Ex. : NaCl = Chlorure de sodium AlCl3 = Chlorure d’aluminium CaO = Oxyde de calcium * Non-métaux – terminaison N – Nitrure S - Sulfure O – Oxyde Cl - Chlorure F – Fluorure Br - Bromure P – Phosphure I - Iodure

17 Note : Certains métaux (les métaux de transitions) ont plus d’une valence. Lorsqu’on nomme les composés de ces métaux, leur valence est exprimée par un chiffre romain suivant le nom du métal. Ex. : Fer (ayant une valence de 2) et oxygène (valence = 2) FeO = Oxyde de fer (II) Ou Fer (ayant une valence de 3 ) et oxygène (valence = 2) Fe2O3 = Oxyde de fer (III) Chiffres romains: 1=I 2=II 3=III 4=IV 5=V

18 Chapitre 3 Modèles atomiques
3.2 Histoire

19 Empédocle 450 ans avant J.-C.
Suggestion - la matière est faite de quatre éléments: l’air, le feu, la terre et l’eau

20 Démocrite 400 ans avant J.-C.
Suggère que la matière est faite de petites particules indivisibles

21 Aristote 350 ans avant J.-C. Il supporte la suggestion d’Empédocle.
Cette suggestion sera la croyance pour environ 2000 ans

22 Alchimistes De 500 à 1600 ans après J.-C.
Groupe d’individus qui essayent de convertir des métaux comme le plomb et le fer en or. Non pas de succès, mais nous laissent avec beaucoup de matériaux de laboratoire.

23 John Dalton 1808 Atomes indivisibles Analogie- boules de billard.

24 H. Nagaoka 1904 Sphère à charge positive ceinturée d’électrons.
Analogie- La planète Saturne.

25 J.J. (Joseph John) Thompson
1897+ Sphère dotée d’une charge positive et contenant des électrons. Charge nette est zéro. Analogie- pain aux raisins (biscuit aux brisures de chocolat.

26 Ernest Rutherford 1911(1914) Minuscule noyau de charge positive entouré d’électrons. Analogie – ruche d’abeilles

27 Neils Bohr 1921 Nombre d’électrons gravitant sur des orbites d’énergie quantifiée. Explique la loi périodique. Analogie – les planètes en orbite autour du Soleil

28 3.3 Particules subatomiques
Protons : sont des particules qui ont une charge positive et une masse relative de 1. Ils sont situés dans le noyau (le centre) de l’atome. Électrons : sont des particules qui ont une charge négative et une masse relative de 1/2000. Ils sont situés dans l’espace autour du noyau de l’atome. Neutrons : sont des particules neutres qui ont une masse relative de 1. Ils sont situés dans le noyau (le centre) de l’atome. P+ e- n

29 Nombre de particules subatomiques
Numéro atomique : correspond au nombre de protons d’un atome. (Puisqu’un atome est neutre, cela correspond aussi au nombre d’électrons.) Masse atomique (Nombre de masse) : représente le nombre total de protons et de neutrons d’un atome. + Ex. : Pour l’atome de chlore, son numéro atomique est 17 et sa masse atomique est 35. Donc, il y a 17 protons, 17 électrons et (35-17=18) 18 neutrons. P+ P+ n

30 Notation atomique : est un système universellement reconnu qui facilite la transmission de renseignements sur un atome. La notation inclus la masse atomique, le numéro atomique et le symbole chimique de l’atome. Masse atomique Cl Symbole chimique Numéro atomique

31 Disposition des électrons
D’après Neils Bohr, les électrons sont présents dans des niveaux d’énergie (orbites). Chaque niveau d’énergie ne dispose que d’un espace limité pour les électrons. Niveau d’énergie # d’électrons maximum

32 3.4 Modèle de Bohr-Rutherford
Le modèle Bohr-Rutherford est une représentation schématique du nombre et de la position des trois particules subatomiques. Ex. : 7 Li 3 3p 4n

33 Les ions Un atome ayant une charge électrique est un ion. Un ion est formé lorsque l’atome donne ou reçoit un/des électron(s). Il y a alors un débalancement au niveau des charges dans l’atome, car le nombre d’électrons n’est plus égale au nombre de protons. Le nombre d’électrons qu’un atome va donner ou recevoir dépend généralement sur le nombre d’électrons présent dans le dernier niveau d’énergie. Plusieurs atomes veulent donner ou recevoir des électrons pour avoir 2 ou 8 électrons dans leur dernier niveau d’énergie (un nombre maximum pour le niveau d’énergie) comme le gaz rare le plus près.

34 Exemple: Le lithium va vouloir donner un électron, donc va former un ion positif (+1)
7 Li Li+1 3 (même que hélium) 3p 4n 3p 4n

35 Exemple: Le fluor va vouloir recevoir un électron, donc va former un ion négatif (-1)
19 F 9 F-1 (même que néon) 9p 10n 9p 10n

36 3.6 Isotopes et radio-isotopes
Isotope: est l’une ou l’autre forme d’un élément, chacun ayant le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons. Ex.: Chlore-35 35 Cl = 17 protons et 18 neutrons 17 Chlore-37 37 Cl = 17 protons et 20 neutrons

37 Les isotopes d’un même élément partagent les mêmes propriétés physiques et chimiques; leur réactions sont similaires. Certains isotopes sont instables ou radioactifs. Leur noyau tend à se désintégrer en relâchant des particules d’énergie très élevée. On les nommes radio-isotopes. Cette énergie peut être dangereuse ou bienfaisante. Ex.: Dangereuse: peut causer des mutations dans l’ADN (changement dans la génétique qui peut causer des cancer) Bienfaisante: diagnostic en médecine, datation en archéologie, détecteur de fumée.

38 Chapitre 4 - Tableau périodique de éléments 4.1, 4.3 et 4.4
Dmitri Mendeleïev, scientifique russe, organisa les 64 éléments connus au milieu des années Il les organisa en les disposant en ordre croissant d’après leur masse atomique. Parfois, un élément appartenait à un groupe si on se basait sur sa masse atomique, et à un autre groupe si on se basait sur ses propriétés. Quand cela se produisait, Mendeleïev choisissait d’ignorer la masse et le classait d’après ses propriétés.

39 Lorsqu’on fit la découverte des particules subatomiques, on réalisa que le nombre de protons (soit le numéro atomique) était ce qui identifiait un élément. Le numéro de protons, avec ses électrons, donnaient les propriétés de l’élément. Le tableau périodique moderne organise les éléments par numéro atomique. Loi moderne de périodicité: Si l’on range les éléments par numéro atomique, on retrouve périodiquement des propriétés chimiques semblables. Le tableau périodique regroupe les éléments selon leur propriétés. Du côté gauche et au centre on retrouve les métaux et du côté droite, on retrouve les non-métaux.

40 Groupe chimique d’élément ou famille: l’ensemble des éléments se trouvant dans une même colonne.
Il y a 18 groupes ou familles dans le tableau périodique. Les éléments d’un groupe ou famille ont des propriétés chimiques et physiques semblables. Groupe 1: métaux alcalins – extrêmement réactifs et cherchent à donner un électron (ion +1) Groupe 2: alcalino-terreux – cherchent à donner deux électrons (ion +2) Groupe 17: halogènes - non-métaux les plus réactifs et cherchent à recevoir un électron (ion -1) Groupe 18: gaz rares – gaz inertes avec absence de réactivité, ne formant presque jamais de composés avec d’autres éléments. Note: les métalloïdes sont des éléments ayant des propriétés de métaux et de non-métaux. Ils ne sont pas un groupe chimique en soi.

41 Période: les éléments groupés en rangées horizontales dans un tableau périodique.
Il y a 7 périodes dans le tableau périodique. Chaque période est égale à un niveau d’énergie pour les électrons.