La Théorie Atomique | Chimie générale 1

Dans ce chapitre, les atomes sont étudiés : les éléments en chimie, la théorie atomique, la structure atomique, la différence entre les isotopes et les ions, les cations contre les anions, la nomenclature chimique des ions et des acides.

Atomes et Éléments

Élément :

Une substance qui ne peut pas être décomposée en substances plus simples. Les éléments peuvent être divisés en 2 grandes classes : les métaux (bons conducteurs d'électricité et de chaleur, malléables, ductiles) et les non-métaux. Seulement 7 éléments se trouvent sous forme de molécules diatomiques dans la nature : H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2; les autres éléments sont monoatomiques. Les symboles chim...

H = Hydrogène, He = Hélium, Li = Lithium

 

Atome :

La plus petite unité constitutive de la matière qui conserve encore les propriétés de la matière. Un atome est composé de protons, de neutrons et d'électrons :

  • Proton : situé dans le noyau, charge = +1, masse ~ 1 u.a.m = 1,661 x 10-27 kg
  • Neutron : situé dans le noyau, charge = 0, masse ~ 1 u.a.m
  • Électron : situé à l'extérieur du noyau, charge = -1, ...

    ⇒ la plupart de la masse d'un atome est concentrée dans son noyau

     

    Composé :

    Une substance avec 2 éléments ou plus. Un composé ou une molécule composée de seulement 2 atomes est appelée une molécule diatomique

Structure Atomique

La théorie atomique a été formulée par John Dalton. Voici les principaux points :

  • La matière est constituée d'atomes, de petites particules indivisibles
  • Tous les atomes d'un même élément sont identiques et ont la même masse
  • Les atomes d'éléments différents varient en taille, masse et comportement chimique
  • Les composés chimiques sont constitués d'au moins 2 atomes d'éléments différents. La particule résultante s'appelle une molécule
  • Dans une réaction chimique, les atomes sont réarrangés, séparés ou recombinés pour former de nouveaux composés mais aucun atome n'est créé ni détruit

Ions - Cations & Anions

Notation nucléaire :

 

 

X : Symbole de l'élément
Z : Numéro atomique = nombre de protons
Chaque élément est caractérisé par un numéro atomique unique
A : Nombre de masse = nombre de protons + neutrons = nombre de nucléons


Nombre de neutrons = A-Z
Nombre d'électrons = nombre de protons - charge 

 

Isotopes :

Atomes du même élément contenant des nombres différents de neutrons. La plupart des éléments se présentent dans la nature sous forme de mélanges d'isotopes
 

Tous les atomes de carbone ont le même nombre de protons = 6
Cependant, ils peuvent avoir un nombre différent de neutrons : C612 (6 neutrons) et C613 (7 neutrons)
C612 et C613 sont deux isotopes de carbone

Dénomination des ions

Ions monatomiques :

Cations monatomiques :

  • nommés en ajoutant le mot ion au nom de l'élément
  • si il y a plus d'une charge possible (surtout pour les métaux de transition), un chiffre romain est ajouté derrière le nom de l'élément pour indiquer la charge
     

Mg2+ = ion magnésium
Fe2+ = ion fer(II)
Fe3+ = ion fer(III)


Anions monatomiques :

  • nommés en changeant la terminaison du nom de l'élément par -ure et en ajoutant le mot ion

Cl- = ion chlorure
O2- = ion oxyde

 

Oxoanions :

Anions polyatomiques qui contiennent un ou plusieurs atomes d'oxygène et un atome central d'un autre élément. Ils apparaissent souvent en séries de 2 ions ou plus avec le même atome central mais un nombre différent d'atomes d'oxygène

La forme la plus commune des oxoanions dans une série est nommée en changeant la terminaison du nom de l'élément central par -ate et en ajoutant le mot ion

  • l'ion avec 1 oxygène de moins que la forme ionique la plus courante est appelé -ite ion
  • l'ion avec 2 oxygènes de moins que la forme ionique la plus courante est appelé hypo- ... -ite ion
  • l'ion avec 1 oxygène de plus que la forme ionique la plus courante est appelé per- ... -ate ion
     

ClO3- = ion chlorate ion = forme la plus courante
ClO2- = ion chlorite ion
ClO- = hypochlorite ion
ClO4- = perchlorate ion

Nomenclature des Acides

Ion :

Un atome ou une molécule qui a gagné ou perdu un ou plusieurs électrons en lui donnant une charge négative ou positive : son nombre de protons (charge positive) est différent de son nombre d'électrons (charge négative). Le nombre d'électrons qu'un atome gagne ou perd est lié à sa position dans le tableau périodique ⇒ un atome va gagner ou perdre des électrons pour former des ions avec le même nombre d'électrons que le gaz noble le plus proche

 

Cation versus anion :

La perte d'un électron dans un atome ou une molécule produit un cation, un ion avec une charge nette positive, tandis que le gain d'un électron produit un anion, un ion avec une charge nette négative
 

Le numéro atomique du sodium Na est Z = 11 ⇒ 11 protons
Na est neutre ⇒ 11 électrons
Cation Na+ est chargé positivement ⇒ perte de 1 électron

Nommage des Acides

Acides binaires :

Acides formés par un anion et un hydrogène H+. Ils sont nommés :

  • en ajoutant le préfixe hydro- devant le nom de l'anion
  • en changeant la terminaison -ure de l'anion en -ique
  • en ajoutant le mot acide à la fin
     

HCl = hydrochlorique acide

 

Acides oxoacides :

Acides qui produisent des ions hydrogènes et les oxoanions correspondants lorsqu'ils sont dissous dans l'eau. Un oxoacide basé sur un ion -ate est appelé ... acide -ique tandis qu'un oxoacide basé sur un ion -ite est appelé ... acide -eux 
 

NO3- = nitrate ⇒ HNO3 = nitrique acide
NO2- = nitrite ⇒ HNO2 = nitreux acide

Vérifiez vos connaissances sur ce chapitre

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Un élément est la forme la plus simple d'une substance et ne peut pas être décomposé en substances plus simples, tandis qu'un atome est la partie d'un élément. Seuls 7 éléments se trouvent sous forme de molécules diatomiques dans la nature : H2, N2, O2, F2, Cl2, Br2, I2 ; les autres éléments sont monoatomiques. Les symboles chimiques sont des abréviations utilisées pour désigner les éléments.

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An element is a substance that cannot be broken down into simpler substances while a compound is a substance with 2 or more elements.

Un atome est la plus petite unité constitutive de la matière qui conserve encore les propriétés de la matière. Il est composé de protons (charge = +1, masse ~ 1 amu) et de neutrons (charge = 0, masse ~ 1 amu) dans le noyau, et d'électrons (charge = -1, masse = 5,5 x 10-4 amu) à l'extérieur du noyau.

L'existence du neutron a été prouvée par le physicien anglais James Chadwick qui a bombardé une fine feuille de béryllium avec des particules α. Une radiation à très haute énergie a été émise par le métal qui n'était pas déviée par des champs électriques ou magnétiques. Cette expérience a prouvé l'existence d'un troisième type de particule subatomique, que Chadwick a nommé neutron car il était électriquement neutre.

La théorie atomique déclare que toute matière est constituée de particules extrêmement petites appelées atomes, qui ne peuvent pas être subdivisés, créés ou détruits. Les atomes d'un élément donné sont identiques en taille, en masse et en autres propriétés tandis que les atomes de différents éléments sont différents. Cette théorie fournit une explication à la fois de la loi de la composition constante et de la loi de conservation de la masse.

  • La matière est composée d'atomes, de petites particules indivisibles
  • Tous les atomes d'un même élément sont identiques et ont la même masse
  • Les atomes de différents éléments varient en taille, en masse et en comportement chimique
  • Les composés chimiques sont constitués d'au moins 2 atomes d'éléments différents. La particule résultante est appelée une molécule
  • Lors d'une réaction chimique, les atomes sont réarrangés, séparés ou recombinés pour former de nouveaux composés, mais aucun atome n'est créé ou détruit

Le numéro atomique (Z) est le nombre de protons dans un atome d'un élément. Chaque atome d'un élément a le même nombre de protons.

Le nombre de protons est égal au numéro atomique (Z) de l'élément. Pour trouver le nombre de neutrons, soustraire le nombre de protons du nombre de masse (A). Pour trouver le nombre d'électrons, soustraire la charge de l'élément du nombre de protons.

Deux isotopes sont des atomes du même élément contenant des nombres différents de neutrons. La plupart des éléments se trouvent naturellement sous forme de mélanges d'isotopes.

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Un ion est un atome ou une molécule qui a gagné ou perdu un ou plusieurs électrons, lui donnant une charge négative ou positive : son nombre de protons (charge positive) est différent de son nombre d'électrons (charge négative).

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La charge d'un atome est le nombre de protons moins le nombre d'électrons.

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Pour trouver le nombre d'électrons, soustrayez la charge de l'ion du nombre de protons. Si la charge est positive, il y a plus de protons que d'électrons dans l'ion. Si la charge est négative, il y a plus d'électrons que de protons.

Un cation est un ion avec une charge nette positive due à la perte d'un électron, tandis qu'un anion est un ion avec une charge nette négative due au gain d'un électron.

Les cations monatomiques sont nommés en ajoutant le mot ion au nom des éléments. S'il existe plusieurs charges possibles (surtout pour les métaux de transition), un chiffre romain est ajouté après le nom des éléments pour indiquer la charge.

Les anions monatomiques sont nommés en changeant la terminaison du nom de l'élément en -ide et en ajoutant le mot ion.

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Un oxoanion est un anion polyatomique qui contient un ou plusieurs atomes d'oxygène et un atome central d'un autre élément. Les oxoanions se produisent souvent sous forme de séries de 2 ions ou plus avec le même atome central mais avec des nombres différents d'oxygènes.

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La forme la plus courante des oxoanions d'une série est nommée en changeant la terminaison du nom de l'élément central par "-ate" et en ajoutant le mot "ion".

  • L'ion avec 1 oxygène de moins que la forme ionique la plus courante est appelé ion "-ite".
  • L'ion avec 2 oxygènes de moins que la forme ionique la plus courante est appelé ion "hypo-...-ite".
  • L'ion avec 1 oxygène de plus que la forme ionique la plus courante est appelé ion "per-...-ate".

Un oxoacide est un acide qui produit des ions hydrogène et les oxoanions correspondants lorsqu'il est dissous dans l'eau.

Un oxoacide qui produit un oxoanion se terminant par -ate est appelé acide [oxoanion]-ique alors qu'un oxoacide qui produit un oxoanion se terminant par -ite est appelé acide [nom de l'oxoanion]-eux.