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De l’atome aux molécules 1b NOTIONS FONDAMENTALES DE LA STRUCTURE D’UN...

De l’atome aux molécules 1b NOTIONS FONDAMENTALES DE LA STRUCTURE D’UN FS ATOME, DÉFINITIONS Semaine et jour : S1 le 11/09/23 RB : SANGOUARD Julie Professeur : Mme. GAZEAU CM : Maelis Coutant et Sayahi Selvaratnam Plan du cours I. INTRODUCTION A LA COMPOSITION DE L’ATOME......................................................... 2 II. NOTIONS PRINCIPALES..................................................................................................... 3 A. Les Nucléides............................................................................................................................... 3 B. Les Elements................................................................................................................................ 3 C. Les Isotopes................................................................................................................................. 3 D. Notions de Corps Purs et de Mélanges...................................................................................... 4 E. Molécules et Ions......................................................................................................................... 4 ©Tutorat Paris XII 2023/2024 – De l’atome aux molécules : N°1b – Ce document n’est pas le support officiel Page 1 sur 5  I. INTRODUCTION A LA COMPOSITION DE L’ATOME De 1875 à 1932, de nombreuses expériences historiques ont eu lieu, elles prouvent que : - Les atomes ne sont pas les derniers de la chaine des constituants de la matière - Les atomes sont eux aussi formés de plusieurs et différents types de particules : Les Electrons (qui forment le nuage électronique) Les Protons Les Neutrons - Les protons et les neutrons forment le noyau. Ils sont également appelés nucléons. - Le nuage électronique fait 10-10 m de diamètre tandis que le noyau 10-15 m de diamètre. Ainsi, le diamètre du noyau est 100 000 fois plus petit que celui du nuage électronique. Résumé de leurs caractéristiques : Charge Masse Proton (p) Positive (e+) 1,6726 10-27 kg Noyau Neutron (n) Nulle 1,6750 10-27 kg Nuage Electron Négative (e-) 9,1095 10-31 kg électronique (e) Un proton porte une charge de valeur : 1,602 10-19 C Un électron porte une charge de valeur : -1,602 10-19 C NB : Attention !! à ne pas confondre une charge négative et une charge positive avec un exposant négatif, ça va de soi mais dans la précipitation il est possible de tomber dans ce piège. Ex : A) Sachant que le proton a une charge de 1,602 10-19 C, sa charge est-elle négative ? Réponse : Faux -> piège entre proton et électron. L’atome est électriquement neutre → Il y a donc autant de protons que d’électrons. Par ailleurs, la masse d’un électron est à peu près 2000 fois inférieure à celle d’un proton ➔ On considère donc : masse de l’atome ≈ masse du noyau ©Tutorat Paris XII 2023/2024 – De l’atome aux molécules : N°1b – Ce document n’est pas le support officiel Page 2 sur 5  II. NOTIONS PRINCIPALES A. LES NUCLEIDES Nucléide : Ensemble des atomes dont les noyaux contiennent le même nombre de protons Z et le même nombre de neutrons N. Le couple de ces 2 valeurs {Z,N} définit un nucléide. Le symbole du nucléide est X, il regroupe donc tous les atomes qui ont un noyau identique. On appelle aussi A le nombre de masse et Z le numéro atomique. B. LES ELEMENTS Élément : Ensemble des atomes et des ions dont les noyaux contiennent le même nombre de protons Z, c’est-à-dire, le même numéro atomique Z. Par conséquent, deux éléments différents ne pourront pas avoir le même Z. Le Z est la carte d’identité de l’élément chimique, c’est pour cela que le professeur a fait la remarque suivante : Z et le symbole X sont des informations redondantes : il suffit de l’un des deux pour savoir à quel élément chimique on a affaire. Il va alors de soi que tous les atomes ayant le même nombre de protons, peu importe leur nombre de neutrons, présentent les mêmes propriétés chimiques et appartiennent au même élément. Ces atomes peuvent en revanche compter un nombre variable de neutrons dans leur noyau, ce qu'on appelle des isotopes. NB : Les éléments chimiques naturels sont le résultat d’un mélange de leurs isotopes, par exemple le Chlore (Cl) est constitué de : - 75,4% de 35Cl (N=18) - 24,6% de 37Cl (N=20) C. LES ISOTOPES Isotope : Espèces chimiques qui ont le même nombre de protons (le même Z) mais un nombre de neutrons différent (N différent), donc leur nombre de masse (A) est également différent. NB : Les isotopes ont les mêmes propriétés chimiques Par ailleurs, la masse atomique d’un élément naturel (= mélange d’isotopes) est la moyenne pondérée des masses atomiques de ses isotopes. ©Tutorat Paris XII 2023/2024 – De l’atome aux molécules : N°1b – Ce document n’est pas le support officiel Page 3 sur 5  D. NOTIONS DE CORPS PURS ET DE MELANGES Corps pur (ou corps simple) : Substance constituée d’un seul type d’atome, c’est-à-dire d’un seul élément chimique, il peut être : - Sous forme d’atomes indépendants (ex : néon Ne, argon Ar, …) - Sous forme de molécules (ex : dioxygène O2, ozone O3, …) Corps composé : Substance constituée de l’association d’au moins 2 éléments chimique différents dans des proportions qui sont définies (ex basique : l’eau : H2O), ils se divisent en 2 classes de composés : - Les composés organiques : composés moléculaires contenant l’élément carbone, et généralement de l’hydrogène (ex : méthane CH4). NB : L’élément carbone est suffisant pour que le composé soit organique. - Les composés inorganiques : Composés moléculaires qui ne contiennent pas l’élément carbone (ex : eau H2O). Il y a cependant des exceptions : quelques composés très simples du carbone : o Gaz carbonique : dioxyde de carbone (CO2) o Craie : carbonate de calcium (Ca CO3) NB : Beaucoup de matériaux ne sont ni des corps simples ni des corps composés, seulement des mélanges de ces deux catégories. Cela signifie qu’ils sont seulement « mêlés » les uns aux autres, et qu’ils ne sont pas reliés par des liaisons chimiques comme dans un corps composé. Par exemple : air, l’eau de mer ou l’essence. E. MOLECULES ET IONS Lorsqu’un groupe d’atome est uni, il est sous forme de molécule ou d’ion : - Molécule : groupe défini et indépendant d’atomes qui sont liés dont l’agencement est bien particulier. Une formule est attribuée à chaque molécule, c’est une caractéristique car elle indique sa nature et le nombre d’atomes qui la compose. ➔ Composé moléculaire (Ex : eau H2O) - Ion : atome ou groupe d’atomes liés chargé positivement ou négativement, soit une molécule chargée pour faire plus simple. ➔ Composé ionique NB : Il peut y avoir des composés ioniques constitués d’ions maintenus ensemble grâce à l’attraction des charges opposées. Ex : chlorure de sodium Na+Cl- De nombreux matériaux ne sont ni des corps simples ni des corps composés mais des mélanges de ces substances. On peut citer par exemple : - L’air : azote + oxygène + autres gaz minoritaires - L’eau de mer : H20 + corps dissous (chlorure de sodium, NaCl) - L’essence : hydrocarbures + additifs Les constituants d'un mélange sont simplement « mêlés » les uns aux autres et non pas reliés les uns aux autres par des liaisons chimiques comme dans un composé. ©Tutorat Paris XII 2023/2024 – De l’atome aux molécules : N°1b – Ce document n’est pas le support officiel Page 4 sur 5 Pour toute erreur retrouvée, merci d’envoyer un mail à l’adresse suivante : [email protected] ©Tutorat Paris XII 2023/2024 – De l’atome aux molécules : N°1b – Ce document n’est pas le support officiel Page 5 sur 5