Module 1: Les Atomes, les Éléments et les Composés Chapitre 2: Les Éléments – les ingrédients de la base de la matière

Les Éléments Les Éléments sont des substances pures qui ne peuvent pas être décomposées. Ceux-ci se trouve sur un tableau périodique. Il y a plus de 115 éléments différents: 92 sont présentes dans la nature les restes sont des éléments de synthèse qui ont été observées dans les laboratoires.

Les Éléments et le Tableau Périodique Le Tableau Périodique est une liste de tous les éléments connus dans lesquels les éléments sont organisés en fonction de leurs propriétés physiques et chimiques. Le Tableau Périodique présente tous les éléments de façon à montrer leurs ressemblances et leurs différences.

Les Éléments Les éléments sont représentés par un accord internationale d’un système de symboles (UICPA). En utilisant le même ensemble de symboles, un langage scientifique commun pour représenter des éléments, ceci signifie que la communication scientifique à travers le monde est plus facile.

Les Symboles Chimiques Les éléments sont représentés par des symboles chimiques. Ces symboles sont représentés par une simple lettre majuscule ou d'une lettre majuscule suivie d'une lettre minuscule. Exemple: O – oxygène Na – sodium

Le premier élément découvert par l'investigation scientifique Avant l'histoire écrite, les gens étaient au courant de certains éléments du tableau périodique. Des éléments tels que l'or (Au), l’argent (Ag), le cuivre (Cu), le plomb (Pb), l'étain (Sn), et le mercure (Hg) ont été connues par l'homme. Il a fallu attendre 1649, cependant, que le premier élément a été découvert par l'investigation scientifique par Hennig Brand. Cet élément a été le phosphore (P).

L'histoire de phosphore ou du Feu à l’Urine Il y a plus de 300 ans, en 1669, Hennig Brand, un alchimiste de Hambourg, essayait de faire de l'or. Il a laissé reposer l'urine pendant des jours dans un bain, puis il se résumait à une pâte et l’a chauffé. Au lieu d'or, il a obtenu une substance blanche et cireuse qui brillaient dans l'obscurité. Brand a découvert le phosphore. Le mot phosphore vient du grec et signifie porteur de lumière.

En 1809, au moins 47 éléments ont été découverts En 1863, 56 éléments ont été découverts. En 1869, 63 éléments ont été découverts. Les scientifiques avaient besoin d'une façon organisée dont l'information sur les éléments peuvent être enregistrés et accessibles. Ceci est connu comme le tableau périodique.

«Le père de la classification périodique" En 1869, une chimiste russe, Dimitri Mendeleïev, a commencé le développement du tableau périodique. Il a organisé les éléments chimiques par leur masse atomique. Le premier brouillon du Tableau Périodique par Mendeleïev

Les Contributions de Mendeleïv Mendeleïev avait deux principales contributions à l'élaboration du tableau périodique: 1. Il a organisé les éléments connus en fonction de leurs propriétés et les caractéristiques chimiques. 2. Sa contribution la plus importante a été de reconnaître que les espaces nécessaires pour les éléments qui n'avaient pas encore été découvert. En fait, les espaces ont contribué à stimuler la découverte d’autres éléments.

D’autres Scientifiques Célèbres Pendant que Dimitri Mendeleïev est attribué pour avoir créé le tableau périodique qu’on a aujourd’hui, il y avait d’autre scientifiques qui ont fait des contributions importants, y compris: Antoine Lavoisier Robert Boyle Werner Heisenberg Marie Curie Max Planck Richard Feynman Hans Geiger et d’autres

Les Éléments et le tableau périodique Chaque élément du tableau périodique sont enregistrés en utilisant son nom, symbole, le numéro atomique et de masse atomique.

Les éléments et le numéro atomique Les éléments sont classés par ordre croissant de numéro atomique comme vous allez de gauche à droite du tableau. Par exemple: L'hydrogène est # atomique 1, l'hélium est # atomique 2, le lithium est # atomique 3, etc.

Le numéro atomique et les protons Le numéro atomique de l'élément représente le nombre de protons dans un atome d'un élément. La masse des protons est mesuré en unités de masse atomique (uma). Le numéro atomique est aussi égal au nombre d'électrons entourant le noyau de chaque atome d'un élément.

Le numéro atomique et les protons et les électrons Tous les atomes sont neutres en charge, tel que le nombre de charges positives (protons) est égal au nombre de charges négatives (électrons). Par exemple: Le fluor a un numéro atomique de 9 alors il a 9 protons (ou 9 charges positives). Depuis que la charge d’un atome doit être neutre, il faut aussi 9 électrons (ou 9 charges négatives).

La Masse Atomique La masse atomique est la masse moyenne des atomes d'un élément. C'est le nombre de protons et de neutrons ensemble!

Comment trouver le nombre de neutrons? Le nombre de neutrons dans un atome peut être calculée à partir de la masse atomique et le numéro atomique: masse atomique - numéro atomique = # de neutrons Par exemple: Le fluor a une masse atomique de 19. Comme il a un numéro atomique de 9 (9 protons) le nombre de neutrons doit être de 10. masse atomique (19) - Le numéro atomique (9) = nombre de neutrons dans le fluor (10)

Organisation du tableau périodique: métaux et non-métaux Les métaux sont à gauche de l'escalier et les non-métaux sont à la droite de l'escalier. Il y a une progression à partir de métaux à des non-métaux dans chaque période.

Les Métalloïdes Démi-métaux / Les métalloïdes Les Métalloïdes sont à la frontière entre les métaux et les non-métaux. Les éléments qui sont des métalloïdes ont certaines propriétés des métaux et certaines propriétés de non-métaux.

Les propriétés des métaux, des non-métaux et des métalloïdes   État (température ambiante) Éclat Ductilité (peut être étiré) Malléable (peut être plié) Conductivité Métaux les solides (sauf le mercure) brillant ductile malléable bon conducteur d’électricité et la chaleur Non-métaux les solides et les gaz (Bromine est le seul liquide) mat non-ductile non-malléable mauvais conducteur d’électricité et la chaleur Métalloïdes Les solides Peut être brillant ou mat Non-ductile Non-malléable Qq peut conduire l’électricité mais sont de mauvais conducteurs de chaleur

Les Périodes Les lignes horizontales sont appelées des périodes. Il y a 7 périodes. La masse atomique augmente comme on déplace de gauche à droite.

Les groupes ou les familles Les lignes verticales sont appelés des groupes ou des familles. La masse atomique augmente comme on descend d'un groupe.

Les périodes et les familles Les éléments de la même famille ont les mêmes propriétés physiques et chimiques et un comportement similaire dans les réactions chimiques. Les propriétés des éléments dans les périodes changent de famille en famille.

Métaux Alcalins (Groupe 1) Li, Na, K, Rb, Cs, Fr Propriétés: Très réactif Point de fusion bas Bons conducteurs électriques Doux et brillant de la première coupe

Métaux Alcalino-terreux ( Groupe 2) Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra Propriétés: Des mêmes propriétés que les métaux alcalins Plus dure que les métaux alcalins Moins réactif que les métaux alcalins

Les Halogènes (Groupe 17) F, Cl, Br, I, At Propriétés: Très réactive Toxique Corrosive

Gaz Nobles/rares (Groupe 18) He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn Propriétés: Les éléments les plus stables et non réactifs. Un gaz incolore et inodore Également appelé les gaz inertes parce qu'ils ne participent pas à de nombreuses réactions chimiques.

L’Hydrogène L'hydrogène occupe une position unique dans le tableau périodique, car il réagit parfois comme un métal et réagit parfois comme un non-métal. Sur certains tableaux périodiques, il est inclus avec les métaux alcalins et les halogènes. Dans d'autres, il est séparé du reste des éléments.

Les Métaux de Transition Les métaux de transition sont un ensemble d'éléments métalliques qui se trouvent au centre du tableau périodique. Comme d'autres métaux, ils sont des conducteurs malléable et ductile, et de bons conducteurs de chaleur et d'électricité. Ils sont regroupés ensemble parce qu'ils ont un large écart de propriétés chimiques et physiques.

Une Révision des Familles

Niveaux D’Énergie Les niveaux d'énergie sont les régions autour du noyau d'un atome dans lequel les électrons peuvent être trouvés. Les électrons qui sont plus loin du noyau ont des énergies plus élevées que celles plus près du noyau.

Le Modèle Bohr-Rutherford Une façon de montrer l'arrangement des électrons dans un atome est un schéma de Bohr-Rutherford. Ceci montre combien d'électrons sont dans chaque niveau d'énergie des électrons autour du noyau. Ces schémas de niveau d'énergie représentent les énergies relatives des électrons d'un atome, mais ils n'indiquent pas la position des électrons dans l'atome.

Les Électrons et les Niveaux d’Énergie Le nombre maximum d'électrons qui peuvent occuper les quatre premiers niveaux d'énergie sont les suivants: 1er niveau d'énergie - 2 électrons 2 ième niveau d'énergie – 8 électrons 3 ième niveau d'énergie – 8 électrons 4 ième niveau d'énergie -18 électrons Note: N'oublier pas que le nombre maximum d'électrons à chaque niveau doit être occupée avant que d’autres électrons peuvent remplir le prochain niveau.

Les Modèles Bohr-Rutherford de Magnésium et le Chlore Construire un schéma Bohr-Rutherford

Le niveau d’énergie de Valence Les électrons dans le niveau extérieure (les plus éloignées du noyau) ont la plus forte influence sur les propriétés d'un atome. Les niveaux d'énergie qui sont le plus éloigné du noyau sont connues comme le niveau d'énergie de valence.

Les Électrons de Valence Ces électrons dans la couche externe sont appelés électrons de valence. Le niveau qui contient les électrons périphériques est appelée la couche de valence.

Les Électrons de Valence et les Familles Les schémas des niveaux d'énergie peuvent être utilisées pour illustrer les similitudes entre les éléments de la même famille: La plupart des éléments de la même famille ont le même nombre d'électrons de valence. Par exemple, les halogènes ont sept électrons de valence.

Les Électrons de Valence et les Périodes Une autre tendance intéressante se produit avec des périodes: Le numéro de la période indique le nombre de couches/niveaux qui ont des électrons. Les éléments de la même période ont des électrons de valence dans la même couche.