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Chapitre 2 Sciences Physiques - BTS

Rappels de chimie

1. Les éléments chimiques : les atomes

1.1. Noms et symboles

Les éléments chimiques ont été rangé dans un tableau appelé « classification périodique des

éléments ». Cette classification est due au chimiste russe Dimitri Mendeleïev (1834-1907)

Chaque case du tableau contient le nom de l’élément, son symbole, son numéro atomique noté Z et

son nombre de masse noté A.

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1.2. Structure atomique

Un atome est constitué

D’un noyau chargé positivement contenant des protons positifs et, sauf pour l’hydrogène,

des neutrons, neutres

Le cortège électronique composé d’électrons chargés négativement.

Les atomes sont toujours électriquement neutres : le nombre d’électrons est égal au nombre de

protons.

Les électrons se rangent dans des orbitales suivant les règles de la mécanique quantique :

2 électrons au maximum sur la première couche

8 électrons au maximum sur la deuxième couche

8 électrons au maximum sur la troisième couche

2 représentations courantes pour les éléments chimiques :

Le modèle de Bohr

La représentation de Lewis

Modèles de Bohr

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2. Les ions

2.1. Les ions monoatomiques

Un ion monoatomique a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons par rapport à l’atome dont il est

issus.

2.2. Les ions polyatomiques

Les ions polyatomiques sont formés d’au moins deux éléments chimiques différents

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3. Masse atomique et ionique

La masse d’un atome ou d’un ion est égale à la somme des masses de ses constituants. La masse des

électrons, protons et neutrons sont les suivantes :

Electron me = 9.109 389 . 10-31 kg

Neutron mn = 1,674 928 . 10-27 kg

Protons mp = 1,672 623 . 10-27 kg

Comparons à titre d’exemple la masse de l’atome Fe et de l’ion Fe3+ :

L’écart entre les deux valeurs est de l’ordre de 3 pour 100 000, ce qui est tout à fait

négligeable : la masse des électrons pourra toujours être négligée par rapport à celle du

noyau.

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4. Les composés ioniques et moléculaires

4.1. Les composés ioniques solides

Les composés ioniques sont électriquements neutres, mais il sont constitués de particules chargées :

les ions. C’est l’attraction électrostatiques entre cations et anions qui assure les liaisons chimiques

dans ces composés (liaisons ioniques)

A cause du type d’interaction assurant leur cohésion, les composés ioniques ne sont pas

représentés sous forme de Lewis.

4.2. Les composés moléculaires

Dans les molécules, les atomes sont liés par des liaisons covalentes qui traduisent le partage d’une

ou plusieurs paires d’électrons entre deux éléments

5. Quantité de matière

5.1. Le nombre d’Avogadro

Le nombre d’Avogadro est défini comme le nombre d’atomes de carbone présents dans 12

grammes.

NA =6,022137 . 1023 mol-1

Ce nombre correspond donc au nombre d’entités présentent dans une mole

Dans un problème de chimie, toutes les quantités s’expriment en mole

5.2. Masse molaire

La masse molaire d’un composé, qu’il soit ionique, moléculaire ou même chargé, est égale à la

somme des masses molaires des éléments chimiques le constituant.

Rappels : et

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Exemples :

5.3. Volume molaire pour les gaz

Nous supposerons que tous les gaz étudiés sont parfaits. Le volume d’une mole ne dépend alors pas

dela nature du gaz mais seulement de la pression et de la température.

Le volume molaire se calcule avec la formule :

Attention : le résulat de cette formule est en [m3.mol-1] : la chimie utilise généralement

des volumes exprimés en [L.mol-1], il ne faut donc pas oublier de convertir.

Rappels :

Quelques valeurs

5.4. Volume molaire pour les liquides

5.5. Quantité de matière à partir d’une concentration

T désigne la température du gaz [K]

P désigne la pression du gaz [Pa] ou [kg.m-1.s-2]

Vm désigne le volume molaire [m3.mol-1]

M désigne la masse molaire [g.mol-1]

Vm désigne le volume molaire [L.mol-1]

désigne la masse volumique [g.L-1]

n : nombre de mole

V désigne le volume de la solution en L

: concentration en [mol.L-1]

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Chapitre 2 Sciences Physiques - BTS

Exercices

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