Module 2 – La chimie à l’oeuvre Chapitres 5 et 6

Retour sur quelques notions de base Qu’est-ce que la matière? C’est tout ce qui possède une masse et qui occupe un espace. Des exemples... La matière existe sous trois états différents: solide, liquide et gazeux

Retour sur quelques notions de base De quoi est faite la matière? Même av. J.-C., des savants philosophes s’étaient arrêtés sur la question et ont émis plusieurs théories… On a longtemps pensé que la matière était faite à la base de 4 éléments : eau, terre, air, feu... On sait aujourd’hui qu’il y a environ une centaine d’éléments formant la base de toute la matière qui nous entoure.

Retour sur quelques notions de base Toute matière est formée d’éléments. Ceux-ci sont représentés par des symboles. Exemples: cuivre (Cu). Fer (Fe), azote (N), carbone (C)... Il suffit de regarder dans le tableau périodique pour les retrouver...

Retour sur quelques notions de base Un morceau d’aluminium peut-il se diviser à l’infini ? La plus petite partie de matière qui soit est l’atome. Le mot « atome » vient du grec atomos, qui signifie « indivisible ». Tous les éléments du tableau périodique ont comme plus petite unité l’atome. Les atomes d’un même élément sont semblables mais différents des atomes des autres éléments.

Neutron Proton Électron noyau première couche électronique couche de valence électrons de valence

Retour sur quelques notions de base La structure atomique Voici les particules subatomiques qui forment les atomes: Les protons ont une charge positive. Les neutrons ont une charge neutre. Les électrons ont une charge négative.

Retour sur quelques notions de base La structure atomique Pouvez-vous identifier les différentes parties de ces atomes? Quels atomes sont représentés? Combien y a-t-il de protons? Combien y a-t-il de neutrons? Combien y a-t-il d’électrons? oxygène hydrogène

Retour sur quelques notions de base L’eau est-elle un élément ? Existe-t-il un atome d’eau? L’eau est formée à partir d’une combinaison de deux éléments différents: l’oxygène et l’hydrogène (H2O). On n’utilise pas un symbole pour le représenter, mais plutôt une formule. Les substances formées de plusieurs éléments différents sont des composés. Non!

Retour sur quelques notions de base De la même façon que les 26 lettres de l’alphabet peuvent se combiner pour former des milliers de mots différents, les atomes des différents éléments peuvent se combiner pour former des milliers de composés différentes. Ex: CO2 : dioxyde de carbone NaCl : chlorure de sodium C6H12O6 : glucose HCl : acide chlorhydrique Tu bois à chaque jour de l’eau (H2O). Accepterais-tu de boire un verre de H2O2? (possède un atome d’oxygène de plus…) H2O – eau H2O2 : peroxyde!!!

H2O Molécule d’eau Symbole de l’hydrogène Symbole de l’oxygène Le “2" en indice indique qu’il y a 2 atomes d’hydrogène L’absences d’indice indique qu’il n’y a qu’un seul atome Symbole de l’hydrogène Molécule d’eau H2O Symbole de l’oxygène

Retour sur quelques notions de base Le tableau périodique de Mendeleïev Les éléments sont organisés et rangés dans le tableau périodique des éléments. La régularité de la classification des éléments dans le tableau périodique fut quelque peu semblable à ce problème: ? 2 3 4 5 10 11 12 14 15 20 21 23 24 25 31 32 33 34 35 40 41 42 43 45 50 51 52 53 54

Tendances dans le tableau périodique CHAPITRE 5 Chaque élément se trouve dans une case séparée avec son numéro atomique, son symbole chimique et son nombre de masse. D’autres renseignements sont aussi fournis... Présentation d’un élément

Be 9 4 Le Béryllium Masse atomique 9 Numéro atomique 4 Nombre de protons Nombre de neutrons 9 - 4 = 5 Nombre d’électrons Be 9 4 Protons + neutrons Protons (+)= électrons (-) Protons

Proton + neutron Symbole # atomique Nombre de masse # électrons # protons # neutrons 64 64 29+ ? Cu 64 29 29 29 29 35 24 24 12+ ? Mg 12 12 12 24 12 12 108 47 108 Ag 47 47 47 61 61 47 26 Fe 26 56 26 26 30 56

Tendances dans le tableau périodique Dans le tableau périodique, les éléments sont classés en sept périodes numérotées (rangées horizontales) et en 18 groupes numérotés (colonnes verticales).

La périodicité dans le tableau Le tableau périodique illustre la périodicité relative aux propriétés chimiques des substances (réactivité) Périodicité = les propriétés des éléments reviennent de façon régulière au fil des numéros atomiques dans le tableau périodique Réactivité = comment les substances se comportent durant une transformation chimique.

La périodicité dans le tableau Le tableau périodique peut répondre à des questions telles que : Pourquoi des éléments d’un même groupe ont-ils des propriétés chimiques similaires ? Quels genres de composés les métaux, les métalloïdes et les non-métaux sont-ils susceptibles de former ? Comment? Par le nombre d’électrons qui entourent le noyau d’un atome.

Les périodes et les couches électroniques Les électrons se déplacent rapidement autour du noyau, dans des régions appelées couches électroniques. Les atomes d’éléments différents ont des nombres différents d’électrons. Les éléments de la première période ont une seule couche d’électrons. Les éléments de la deuxième période ont deux couches d’électrons Les éléments de la troisième période en ont trois… La période où se situe l’atome détermine donc le nombre de couches électroniques.

Exercice Combien de couches électroniques ont les atomes des éléments suivants? Fluor (F) Hydrogène (H) Calcium (Ca) Césium (Cs) Hélium (He) Carbone (C) Plomb (Pb) Iode (I) 2 1 4 6 1 2 6 5

Les groupes et les électrons de valence Dans un même groupe, il y a toujours le même nombre d’électrons sur la dernière couche Les électrons situés sur la dernière couche portent le nom de électrons de valence Chaque couche peut contenir un certain nombre maximal d’électrons. La première couche peut contenir jusqu’à un maximum de 2 électrons. Toutes les autres couche peuvent contenir un maximum de 8 électrons sur le dernier niveau. ( sauf hélium: max 2)

Les groupes et les électrons de valence (Les familles chimiques) Les éléments d’un même groupe ont des propriétés chimiques semblables car ils possèdent le même nombre d’électrons de valence. Les éléments du groupe 1 sont les métaux alcalins. Ils possèdent tous un électron de valence. Ils réagissent fortement avec l’eau pour former des solutions alcalines. Les éléments du groupe 2 portent le nom de métaux alcalino-terreux. Ils possèdent tous deux électrons de valence. Ils réagissent un peu moins fortement que les métaux alcalins.

La périodicité dans le tableau Les familles chimiques Les éléments du groupe 17 sont connus sous le nom d’halogènes. Ils possèdent tous 7 électrons de valence. Ils se combinent avec d’autres éléments pour former des sels. Les éléments du groupe 18 portent le nom de gaz rares. Ils possèdent tous 8 électrons de valence (sauf l’hélium qui en a 2). Ces gaz ne se combinent à aucun des autres éléments. Ils ne réagissent pas.

Tendances dans le tableau périodique État à température ambiante Aspect Conductibilité Malléabilité et ductilité Métaux - solides (sauf le mercure) brillants -bons conducteurs de chaleur et d’électricité -malléables - ductiles Non- métaux - certains gazeux - certains solides - un seul liquide (brome) peu brillants - mauvais conducteurs de chaleur et d’électricité - cassants - non ductiles Métalloïdes - solides brillants ou ternes - certains conduisent l’électricité de chaleur

La périodicité dans le tableau Puisqu’il est possible de connaître le nombre d’électrons de valence de chaque élément, il est alors possible de prédire la formation des composés, à nommer les composés et à écrire leurs formules chimiques. Ex: Prédis la structure du lithium (Li) Prédis la structure du chlore (Cl)

11 10 15 14 13 12 17 20 19 18 16 2 5 3 4 1 6 8 9 7

La périodicité dans le tableau Les atomes ont pour but de devenir stables. Quels éléments sont stables (ne réagissent pas) ? - Les gaz rares ! Les atomes veulent donc tous ressembler à des gaz rares et avoir leur couche de valence complètement remplie. Pour y arriver, ils peuvent perdre, gagner ou partager des électrons.