PARTIE A : LA CHIMIE, SCIENCE DE LA TRANSFORMATION DE LA MATIERE 13 semaines

CHAPITRE 2 : MATERIAUX ET ELECTRICITE I Atomes et molécules Introduction Structure de l’atome Symbole et formule II Les ions Définition Calcul de la charge électrique Solution ionique Tests de reconnaissance III L’électricité Dans les métaux Dans les solutions ioniques

Conclusion du TP conduction électrique TP - La conduction électrique : les conclusions Tous les solides ne conduisent pas l’électricité mais tous les métaux la conduisent. Certaines solutions conduisent l’électricité.

I Les matériaux 1. Atome et molécule L’histoire de l’atome s’étale sur près de 3000 ans ! On ne peut pas voir l’atome donc, depuis le XXème siècle, les hommes essaient de trouver le modèle le plus proche de la réalité : ces modèles successifs ne sont pas la réalité !

La matière est constituée de molécules La matière est constituée de molécules. Ces molécules sont l’assemblage d’atomes qui sont l’assemblage de particules élémentaires qui sont l’assemblage de quarks. La matière Matière Molécules Atomes Quarks Particules élémentaires

2. Structure de l’atome Un atome est constitué d’un noyau central entouré d’un nuage d’électrons (ou cortège électronique) La masse de l’atome est presque égale à la masse de son noyau Le noyau est 100 000 fois plus petit que l’atome. La matière est essentiellement constituée de vide : elle est lacunaire.

Structure de l’atome bis Le noyau possède une charge électrique positive. Le nuage d’électrons possède une charge électrique négative. La charge du noyau est égale à l’opposé de la charge globale du nuage électronique. Structure de l’atome bis -1 +7 Un atome est électriquement neutre.

Si les atomes sont constitués de la même façon (noyau+électrons) qu’est-ce qui diffère entre un atome de carbone et un atome d’oxygène ? question +8 +6

3. Symbole et formule Il existe plus d’une centaine d’atomes différents dont 92 atomes naturels. Chaque atome possède un symbole. Elément Symbole Carbone C Hydrogène H Oxygène O Azote N Fer Fe Cuivre Cu Chlore Cl Sodium Na Aluminium Al A SAVOIR !

Quelle est la composition des molécules suivantes ? RAPPEL Chaque molécule possède une formule qui indique quels sont les atomes qui la compose et dans quelles proportions. Quelle est la composition des molécules suivantes ? 2 atomes d’hydrogène 1 atome d’oxygène L’eau : H2O Le méthane : CH4 L’acide éthanoïque : CH3COOH 4 atomes d’hydrogène 1 atome de carbone 4 atomes d’hydrogène 2 atome d’oxygène 2 atomes de carbone

II Les ions 1. Définition Un ion est un atome (ou une molécule) qui a perdu ou gagné des électrons. Un ion possède une charge électrique positive ou négative.

2. Calcul de la charge électrique - écriture +8 L’atome d’oxygène est électriquement neutre. Charge de l’atome = +8 + (8 x (-1) = 0

Sa charge totale change ! +8 L’atome d’oxygène peut gagner (lors d’une réaction chimique) 2 électrons… Calcul bis +8 Sa charge totale change ! Charge totale = +8 + (10 x (-1) = -2

Il s’agit de l’ion oxyde que l’on note Charge totale = -2 Sa charge globale n’est plus nulle => ce n’est plus un atome mais un ion ! +8 Calcul ter Il s’agit de l’ion oxyde que l’on note O 2-

Exemple de l’atome de sodium L’atome de sodium (Na) est électriquement neutre. +11 Charge de l’atome = +11 + (11 x (-1) = 0

Sa charge totale change ! L’atome de sodium peut perdre (lors d’une réaction chimique) 1 électron… +11 Calcul bis +11 Sa charge totale change ! Charge totale = +11 + (10 x (-1) = +1

Il s’agit de l’ion sodium que l’on note Charge totale = +1 Sa charge globale n’est plus nulle => ce n’est plus un atome mais un ion ! Calcul ter +11 Il s’agit de l’ion sodium que l’on note Na +

Exemples L’atome d’oxygène ( charge totale : 8(+) + 8(-) = 0 ) peut gagner 2 électrons et devenir L’ion oxyde O2- ( charge totale : 8(+) + 10(-) = -2 ) L’atome de sodium ( charge totale : 11(+) + 11(-) = 0 ) peut perdre 1 électron et devenir L’ion sodium Na+ ( charge totale : 10(+) + 10(-) = +1) Si l’indice vaut 1 on ne l’écrit pas !!! On inverse signe et nombre !!!

Une solution ionique est électriquement neutre. Une solution ionique s’obtient par dissolution d’un solide ionique (le soluté) dans un liquide (le solvant). Une solution ionique est électriquement neutre. Solvant (eau) Solide ionique (sel de cuisine) NaCl Solution ionique d’eau salée Na+ + Cl- DISSOLUTION

question Fe2+ + 2Cl- Zn2+ + SO42- Na+ + OH- Cu2+ + 2OH- Quelle est la proportion des ions dans les solutions suivantes : Chlorure de fer II (FeCl2) Sulfate de zinc (ZnSO4) Soude (NaOH) Hydroxyde de cuivre (CuOH) Données : Fe2+ , Cl- , Zn2+ , SO42- , Cu2+ , OH- question Fe2+ + 2Cl- Zn2+ + SO42- Na+ + OH- Cu2+ + 2OH-

4. Tests de reconnaissance VOIR TP – Test d’identification des ions

III L’électricité 1. Dans les métaux Les métaux sont constitués d’atomes. Certains e- de ces atomes sont capables de se déplacer d’un atome à l’autre sous l’effet d’un champ électrique. Ce sont des electrons libres. Ce déplacement d’électrons est le courant électrique. Dans un circuit électrique, les e- libres se dirigent du – vers le + ( c’est l’inverse du sens conventionnel du courant )

2. Dans les solutions ioniques MANIP : Le déplacement des ions Dans une solution ionique, le passage du courant est dû au déplacement des ions dans la solution. Les ions positifs se déplacent vers la borne – : ce sont les cations. Les ions négatifs vont vers la borne + : ce sont les anions.

EXERCICE