Les atomes, les éléments et les composés Unité 2

Chapitre 1 La théorie atomique: une explication de la composition et des propriétés de la matière

1-2 L’étude de la matière

La matière Tout ce qui a une masse et un volume Il y a trois formes: solide, liquide et gaz

Particules rapprochées La matière – un résumé Solides Liquides Gaz Forme définie Forme indéfinie Volume définie Volume indéfinie Particules rapprochées Particules distantes Vibrent sur place S’écoulent librement Se déplacent au hasard

Les changements chimiques et physiques Un changement chimique est un changement dans laquelle des substances recombinent pour former de nouvelles substances. Un changement physique est un changement d’apparence. Il n y a pas de nouvelles substances créés.

Les propriétés physiques Les caractéristiques observables ou mesurables de la matière. Ils peuvent être qualitative (qu’on peut décrire mais pas mesurer) ou quantitative (qu’on peut mesurer). Tableau 1.1 p 18

Les propriétés chimiques Déterminent l’utilité d’une substance Tableau 1.2 p 19

1-3 La théorie atomique

Les théories et les lois une loi une théorie décrit des événements, des relations ou des modèles observés de façon répétée ne donne pas d’explication, seulement une description de ce qui se passe tente d’expliquer des observations les scientifiques proposent des théories et essayent de convaincre les autres qu’elles sont valides elles peuvent changer avec des nouvelles découvertes

Les premières notions sur la matière Empédocle pensait que la matière était formée de quatre éléments (la terre, l’air, l’eau et le feu) qui se trouvaient dans des proportions variées Aristote était d’accord avec Empédocle Démocrite pensait que la matière ne pouvait pas être indéfiniment divisée et qu’il existait une particule indivisible, atomos

L’élaboration de la théorie atomique moderne

John Dalton (1766-1844) Il a étudié les gaz de l’atmosphère Il suggérait que les particules rassemblaient à des petites sphères dures Il disait que l’atome est la plus petit partie d’un élément Il formulait la théorie atomique (p.26)

Joseph John Thomson (1856-1940)  Il a étudié les courants électriques dans des tubes cathodiques Il a découvert que les courants électriques étaient faits des électrons et que chaque atome y contient Il disait que les atomes se composaient de particules plus petites Son modèle: une sphère (charge positive) dans laquelle les électrons (charge négative) sont dispersés Figure 1.12, p.26

Ernest Rutherford (1871-1937) Il était un étudiant de Thomson Il a découvert le noyau de l’atome Il a fait une expérience avec un faisceau de particules alpha et une feuille d’or Dans son expérience quelques particules alpha (charge positive) rebondissaient sur la feuille (le noyau - charge positive) Il a aussi découvert le proton (charge positive) et le neutron (neutre) Il était capable de faire ces expériences grâce aux nouvelles technologies

Niels Bohr (1885-1962) Il était un étudiant de Rutherford Il a étudié les régions qui entourent le noyau en faisant des expériences sur la lumière émise par des gaz Il a découvert que les électrons se trouvaient dans des couches ou niveaux d’énergie

A l’intérieur de l’atome L’atome est la plus petite particule d’un élément possédant toutes les propriétés de cet élément  Tous les atomes se composent des trois particules subatomiques: Le proton Le neutron L’électron Feuille: La structure atomique

Les éléments: les ingrédients de base de la matière Chapitre 2 Les éléments: les ingrédients de base de la matière

2-1 Les éléments

Les symboles chimiques Il existe plus de 115 éléments différents; 92 se trouvent dans la nature, les autres sont synthétiques Les noms des éléments sont représentés par des symboles chimiques. Les symboles chimiques sont les mêmes dans n’importe quelle langue Ils sont formés d’une ou de deux lettres La première lettre est toujours une majuscule; la deuxième une minuscule

Vous devez savoir les symboles chimiques suivantes: H – Hydrogène N – Azote Na – Sodium O – Oxygène K – Potassium Ne – Néon Mg – Magnésium He – Hélium Ca - Calcium Cl – Chlore Fe – Fer Si - Silicium Ni – Nickel Au – Or Cu – Cuivre Ag – Argent Zn - Zinc Hg – Mercure C - Carbone Pb - Plomb

Le tableau périodique et les propriétés chimiques 2-2 Le tableau périodique et les propriétés chimiques

Le tableau périodique Au 19e siècle les chimistes commençaient à classer les éléments Le tableau qu’on utilise aujourd’hui est basé sur celui créé par Dimitri Mendeleïev Mendeleïev a classé les éléments selon leurs propriétés et leurs caractéristiques chimiques. Il a aussi laissé des espaces pour les éléments qui n’avaient pas été découverts

Le tableau contient, pour tout élément: Le nom Le symbole chimique Le numéro atomique (# de protons dans le noyau) La masse atomique (la masse moyenne des atomes d’un élément)

Comprendre le tableau périodique Le numéro atomique est le nombre de protons dans le noyau d’un atome. Il est aussi égale au nombre d’électrons présents dans un atome. Exemple: Le numéro atomique de Soufre est 16. Alors, il y a 16 protons et 16 électrons dans un atome de soufre. Pour calculer le nombre de neutrons on soustrait le numéro atomique du nombre de masse. Nombre de Neutrons = nombre de masse – numéro atomique Exemple: La masse atomique de soufre est 32.1. Alors 32.1-16 = 16.1. Il y a 16.1 neutrons dans un atome de soufre.

Le tableau est divisé en: Métaux (à gauche dans le tableau) Non-métaux (à droite dans le tableau, sauf hydrogène) Métalloïdes (l’escalier)

Propriétés des métaux Lustre brillant Malléable et ductile Bon conducteur de chaleur Bon conducteur d’électricité

Propriétés des non-métaux Pas très brillant Fragile et non ductile Mauvais conducteur de chaleur Mauvais conducteur d’électricité

Les métaux de transition Ces éléments se trouvent au centre du tableau périodique Ces éléments possèdent tous les propriétés des métaux La différence est la disposition des électrons qui donne aux métaux de transition plus de propriétés chimiques et physiques

Le tableau est aussi divisé en: Périodes, qui sont les lignes horizontales. Il y en a 7. Familles chimiques, qui sont les lignes verticales. Il y en a 18.

Les familles chimiques Les éléments dans des familles chimiques possèdent des propriétés et des chimiques similaires Il y a 4 familles bien connus: 1. Les métaux alcalins (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) 2. Les métaux-alcalino-terreux (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) 3. Les halogènes (F, Cl, Br, I, At) 4. Les gaz rares (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn)

Le tableau périodique et la théorie atomique 2-3 Le tableau périodique et la théorie atomique

Le modèle de Bohr-Rutherford Ce modèle est nommé pour Niels Bohr et Ernest Rutherford Montre le nombre d’électrons dans chaque couche, ou niveau d’énergie, entourant le noyau Le couche le plus proche du noyau peut contenir jusqu’à 2 électrons Les deux couches suivantes peuvent contenir jusqu’à 8 électrons La quatrième couche peut contenir un maximum de 18 électrons

Les électrons de la couche externe, appelés électrons de valence, ont une grande influence sur les propriétés d’un atome La couche qui contient les électrons de valence est appelée la couche de valence La plupart des éléments d’une même famille ont le même nombre d’électrons de valence Le numéro de la période indique le nombre de couches

Les composés: une combinaison d’éléments Chapitre 3 Les composés: une combinaison d’éléments

3-1 Les composés

Un composé est un substance pure qui est formé de deux ou plusieurs éléments différents Les atomes sont reliés ensembles par des liaisons chimiques Un composé peut être covalent ou ionique

Les composés covalents Les atomes partagent des électrons Forment entre des non-métaux Exemple H2O

Les composés ioniques Les atomes échangent des électrons Forment entre des métaux et des non- métaux Exemple NaCl

Les noms et les formules des composés simples 3-2 Les noms et les formules des composés simples

Les formules chimiques Un formule chimique décrit le nombre et le type d’atomes qui se trouvent dans une molécule Exemple: CaCO3 Un atome de calcium Un atome de Trois atomes carbone d’oxygène

Vous devez savoir les formules chimiques suivantes: Formule Chimique Nom Chimique NaCl Chlorure de sodium CaCO3 Carbonate de calcium Na2SO4 Sulfate de sodium NaOH Hydroxyde de sodium C12H22O11 Glucose CO2 Dioxyde de carbone CH4 Méthane H2O Eau C3H8 Propane

Étapes pour écrire le nom d’un composé ionique Nomme l’ion non métallique en ajoutant le suffixe ure a la racine du nom de l’élément. Écris oxyde s’il s’agit de l’oxygène. Nomme l’ion métallique. Écris le nom du composé. Exemples p 82

Étapes pour écrire le nom d’un composé covalent Nomme le second élément en y ajoutant le suffixe ure (oxygène devient oxyde). Ajoute un préfixe a chaque élément pour indiquer le nombre d’atomes. Nomme le premier élément. Écris le nom du composé. Exemples p 83

Les changements physiques et les changements chimiques 3-3 Les changements physiques et les changements chimiques

Les changements physiques Les molécules peuvent changer de position ou changer leur mouvement mais elles restent intactes Il n’y a pas de nouvelle substance formée Exemples: des changements d’état (la fusion, l’évaporation etc.), la dissolution (mélanger du sel et de l’eau), couper un morceau de fromage

Les changements chimiques On les appelle des réactions chimiques Les molécules sont changées (séparées et recombinées pour former de nouvelles molécules) Il y a la formation des nouvelles substances – mais tous les éléments sont conservés Exemples: la combustion, la corrosion, le mûrissement d’une pomme

Il y a 5 signes qui montrent une changement chimique Changement de couleur Production/absorption de chaleur, de lumière ou de bruit Formation de bulles de gaz Formation d’un précipité Difficulté d’inverser le processus