Les éléments Chapitre 6

La théorie atomique de la matière (Dalton) Toute matière se compose de petites particules qu’on appelle des atomes. Il est impossible de créer ou de détruire des atomes, ou encore de diviser des atomes en particules plus petites. La masse et la taille de tous les atomes d’un même élément sont identiques, mais leur masse et leur taille sont différentes de la masse et de la taille des atomes des autres éléments. Il se crée des composés quand les atomes de différents éléments se regroupent dans des proportions définies.

Les symboles chimiques Le système de symboles chimiques a été créé pour éviter le besoin d’écrire au long le nom des éléments. Le chimiste qui découvre un élément a le privilège de le nommer. Le système de symboles chimiques utilisé encore aujourd’hui à été proposé en 1817 par le chimiste suédois Jons Jakob Berzelius.

Les symboles chimiques Le système de symboles a éventuellement été accepté dans le monde entier parce qu’il comprenait un symbole pour chaque élément connus et il indiquait comment créer un symbole pour chaque élément découvert par la suite. Les éléments n’ont pas tous le même nom dans toutes les langues, mais le symbole de chaque élément est le même peu importe la langue.

Règles des symboles chimiques La première lettre est toujours majuscule. S’il y a une deuxième ou troisième lettre, elle doit être minuscule.

Comprendre les formules des composés Formule chimique: Un ensemble de symboles et de chiffres qui représentent la composition d’une substance pure.

Comprendre les formules des composés Élément: Une substance pure qui se compose d’un type de particules, ou atomes. Molécule: La plus petite quantité d’une substance pure qui peut exister à l’état libre. Une molécule est généralement un groupe d’atomes liés ensemble. À moins qu’on fournit l’énergie nécessaire pour séparer les atomes qui forment les molécules, les atomes restent «attachées» ensembles.

Le tableau périodique À partir de 1850, il y avait de plus en plus d’éléments et on avait besoin d’une classification. Les travaux de Dalton ont montré que la masse atomique relative est la seule caractéristique mesurable qui distingue tous les éléments. H = masse de 1 He = masse de 4 (4 fois plus lourd que H)

Le tableau périodique (suite) Mendeleïev a classé les éléments par ordre croissant de masse et a observé que les caractéristiques des éléments se répétaient périodiquement. Le tableau périodique moderne est basé sur le travail de Mendeleïev.

Le tableau périodique (suite) Les éléments sont classés par ordre de numéro atomique (indique aussi le nombre de protons dans le noyau) Les colonnes représentent les familles des groupes d’éléments aux caractéristiques très semblables. Il y en a 18 au total. Les lignes représentent les périodes et elles indiquent le nombres de couches électroniques autour du noyau de l’atome.

Le tableau périodique (suite) Les métaux sont à gauche du tableau. Les non-métaux sont à droite du tableau. L’escalier entre le bore et l’astate sépare les métaux des non-métaux. Certaines familles ont un nom spécial. 1 – métaux alcalins 2 – métaux alcalino-terreux 3 à 12 – les métaux de transition 17 – les halogènes 18 – les gaz rares

Le tableau périodique Période: Une ligne horizontale d’éléments dans le tableau périodique. - La période indique le nombre de couches électroniques de l’atome. Ex: K (potassium) → période 4 → 4 couches électroniques

Le tableau périodique Famille (groupe): Une colonne verticale d’éléments dans le tableau périodique. Les éléments d’une même famille ont tous le même nombre d’électrons de valence (sur la dernière couche), ce qui explique la réactivité des éléments.

Le tableau périodique Quelles informations peut-on y retrouver? Numéro atomique: Le nombre de protons dans le noyau de l’atome. Masse atomique: La masse d’un atome moyen d’un élément, en unités de masse atomique. Nombre de masse: Le nombre de protons et de neutrons dans le noyau d’un atome. - Pour établir le nombre de masse, il faut arrondir la masse atomique à l’entier près. Ex: Na (Sodium) Masse atomique: 22,989770 Nombre de masse: 23

Comment trouver le nombre de neutrons Le nombre de neutrons = masse atomique arrondie – numéro atomique

– La structure de l’atome Chapitre 7 – La structure de l’atome

Chapitre 7 – La structure de l’atome Les travaux de Crookes et de Thomson ont montré le déplacement de petites particules (les électrons) entre la cathode (-) et l’anode (+).

Déductions de Thomson sur l’atome. Tous les atomes contiennent des protons (+) et des électrons (-) Les charges des protons et des électrons sont identiques mais opposées. Le proton a une masse beaucoup plus grande que l’électron.

Les modèles atomiques Dalton : Boule de billard Thomson : le plum-pudding Rutherford : Modèle atomique nucléaire Bohr : modèle atomique de Bohr DeBroglie : Modèle atomique à nuage électronique.

Les couches électroniques Période Couche Nombre max d’électrons 1 2 8 3 18 4 32 ** Il est important de noter que pour le cours de sciences 9 le nombre d’électrons max par couche des éléments que nous voyons est de 2, 8, 8, 2.

Modèle atomique de Bohr-Rutherford Le modèle Bohr-Rutherford décrit la structure de l’atome avec un noyau central et des couches électroniques. Dans le noyau, on retrouve des protons et des neutrons. Sur des couches électroniques (régions sphériques et fixes autour du noyau), les électrons se déplacent rapidement.

Les diagrammes de Bohr-Rutherford Notation Atomique A: Nombre de masse X: Symbole chimique Z: Numéro atomique Exemples: 19 protons et neutrons 40 protons et neutrons 9 protons 20 protons

Diagramme atomique de Bohr-Rutherford Exemple: Fluor (F) On indique le nombre de protons et de neutrons dans le centre; On dessine les électrons sur les couches respectives; La dernière couche d’électrons s’appelle la couche de valence Les électrons qu’on retrouve sur la dernière couche s’appellent des électrons de valence

Isotopes Les différentes formes d’un atome se distinguant par leur nombre de masse représentent des isotopes. Le nombre de protons est le même mais le nombre de neutrons est différent. Ex., Le chlore a deux isotopes naturels L’oxygène a trois isotopes (8 – 9 ou 10 neutrons) Le carbone a deux isotopes (6 et 8 neutrons)

Isotopes Les deux isotopes du carbone occupent la même place dans le tableau périodique. Les deux ont le même numéro atomique et le même nombre d’électron C’est le nombre de neutrons qui est différent 146C (8 neutrons) et 126C (6 neutrons)

Chapitre 8 Les liaisons chimiques Familles chimiques expliquées Quand on regarde la répartition des électrons dans les différentes couches de l’atome, on peut voir que selon l’emplacement de l’élément, on peut prédire sa structure. * Si on se déplace de la gauche vers la droite dans une période, on voit que le nombre d’électrons augmente dans la même couche électronique. * Si on se déplace du haut vers le bas dans un groupe, on voit qu’on ajoute une nouvelle couche électronique à chaque fois qu’on descend d’une case.

Ex: Le calcium: Il est placé dans le groupe 2 et dans la période 4 Ex: Le calcium: Il est placé dans le groupe 2 et dans la période 4. Le modèle de cet atome sera donc constitué de 20 p+ et 20n° dans le noyau avec 20 électrons répartis de la façon suivante: 2 sur le premier niveau, 8 sur le deuxième, 8 sur le troisième et 2 sur le quatrième. Tous les éléments de ce groupe auront donc dans leur dernière couche 2 électrons. On peut donc énoncer de façon générale que les éléments d’un même groupe auront dans leur dernière couche électronique le même nombre d’électrons. groupe 1 = 1 électron groupe 5 = 5 électrons groupe 2 = 2 électrons groupe 6 = 6 électrons groupe 3 = 3 électrons groupe 7 = 7 électrons groupe 4 = 4 électrons groupe 8 = 8 électrons

Il ne faut pas oublier que lorsque les atomes réagissent ensemble, ils le font tout en respectant la règle de l’octet qui dit que tout atome veut atteindre la configuration d’un gaz rare en ayant 8 électrons dans son dernier niveau d’énergie périphérique. 2. Les composés ioniques Que se passe-t-il lorsque deux éléments s’approchent l’un de l’autre? L’atome qui possède le moins d’électrons donne celui-ci(ceux-ci) à l’atome qui en possède le plus. Il devient un ion chargé positivement (cation) . Celui qui capte devient un ion chargé négativement (anion). Il y a donc une liaison ionique qui vient d’être créée. La liaison ionique implique toujours la présence d’un élément métallique et un élément non-métallique.

Un composé ionique est alors formé. On écrit ce composé en plaçant l’ion positif en premier suivi par l’ion négatif. Lorsqu’on nomme le composé, on débute par le nom de l’élément non-métallique (ion négatif) suivi de « ure » de l’élément métallique (ion positif) Ex: sodium et fluor = Na+F- Fluorure de sodium Lithium et chlore = Li+Cl- Chlorure de lithium

Que se passe-t-il si nous avons des métaux alcalino-terreux qui réagissent avec les halogènes? Ex: Magnésium et fluor Magnésium possède 2 électrons de valence et le fluor en possède 7. Nous aurons donc besoin de deux ions Fluor pour chaque ion de magnésium afin de former le composé. Mg+2 F- F- = MgF2 fluorure de magnésium