LES ATOMES, LES ÉLÉMENTS ET LES COMPOSÉS

Unité 2

La théorie atomique: une explication de la composition et des propriétés de la matière

Chapitre 1

L’étude de la matière

1-2

La matière

Tout ce qui a une masse et un volume

Il y a trois formes: solide, liquide et gaz

La matière – un résumé

Solides Liquides Gaz

Forme définie

Forme indéfinie

Forme indéfinie

Volume définie

Volume définie

Volume indéfinie

Particules rapprochées

Particules rapprochées

Particules distantes

Vibrent sur place

S’écoulent librement

Se déplacent au hasard

Les changements chimiques et physiques

Un changement chimique est un changement dans laquelle des substances recombinent pour former de nouvelles substances.

Un changement physique est un changement d’apparence. Il n y a pas de nouvelles substances créés.

Les propriétés physiques

Les caractéristiques observables ou mesurables de la matière.

Ils peuvent être qualitative (qu’on peut décrire mais pas mesurer) ou quantitative (qu’on peut mesurer).

Tableau 1.1 p 18

Les propriétés chimiques

Déterminent l’utilité d’une substance

Tableau 1.2 p 19

La théorie atomique

1-3

Les théories et les lois

décrit des événements, des relations ou des modèles observés de façon répétée

ne donne pas d’explication, seulement une description de ce qui se passe

tente d’expliquer des observations

les scientifiques proposent des théories et essayent de convaincre les autres qu’elles sont valides

elles peuvent changer avec des nouvelles découvertes

une loi une théorie

Les premières notions sur la matière

Empédocle pensait que la matière était formée de quatre éléments (la terre, l’air, l’eau et le feu) qui se trouvaient dans des proportions variées

Aristote était d’accord avec Empédocle

Démocrite pensait que la matière ne pouvait pas être indéfiniment divisée et qu’il existait une particule indivisible, atomos

L’élaboration de la théorie atomique moderne

John Dalton (1766-1844)

Il a étudié les gaz de l’atmosphère Il suggérait que les particules

rassemblaient à des petites sphères dures

Il disait que l’atome est la plus petit partie d’un élément

Il formulait la théorie atomique (p.26)

Joseph John Thomson (1856-1940)

 Il a étudié les courants électriques dans des tubes cathodiques

Il a découvert que les courants électriques étaient faits des électrons et que chaque atome y contient

Il disait que les atomes se composaient de particules plus petites

Son modèle: une sphère (charge positive) dans laquelle les électrons (charge négative) sont dispersés

Figure 1.12, p.26

Ernest Rutherford (1871-1937)

Il était un étudiant de Thomson Il a découvert le noyau de l’atome Il a fait une expérience avec un faisceau

de particules alpha et une feuille d’or Dans son expérience quelques particules

alpha (charge positive) rebondissaient sur la feuille (le noyau - charge positive)

Il a aussi découvert le proton (charge positive) et le neutron (neutre)

Il était capable de faire ces expériences grâce aux nouvelles technologies

Niels Bohr (1885-1962) 

Il était un étudiant de Rutherford Il a étudié les régions qui entourent

le noyau en faisant des expériencessur la lumière émise par des gaz

Il a découvert que les électrons se trouvaient dans des couches ou niveaux d’énergie

A l’intérieur de l’atome

L’atome est la plus petite particule d’un élément possédant toutes les propriétés de cet élément

 Tous les atomes se composent des trois particules subatomiques: Le proton Le neutron L’électron

Feuille: La structure atomique

Les éléments: les ingrédients de base de la matière

Chapitre 2

Les éléments

2-1

Les symboles chimiques

Il existe plus de 115 éléments différents; 92 se trouvent dans la nature, les autres sont synthétiques

Les noms des éléments sont représentés par des symboles chimiques.

Les symboles chimiques sont les mêmes dans n’importe quelle langue

Ils sont formés d’une ou de deux lettres La première lettre est toujours une

majuscule; la deuxième une minuscule

Vous devez savoir les symboles chimiques suivantes:

H – Hydrogène N – Azote

Na – Sodium O – Oxygène

K – Potassium Ne – Néon

Mg – Magnésium He – Hélium

Ca - Calcium Cl – Chlore

Fe – Fer Si - Silicium

Ni – Nickel Au – Or

Cu – Cuivre Ag – Argent

Zn - Zinc Hg – Mercure

C - Carbone Pb - Plomb

Le tableau périodique et les propriétés chimiques

2-2

Le tableau périodique

Au 19e siècle les chimistes commençaient à classer les éléments

Le tableau qu’on utilise aujourd’hui est basé sur celui créé par Dimitri Mendeleïev

Mendeleïev a classé les éléments selon leurs propriétés et leurs caractéristiques chimiques.

Il a aussi laissé des espaces pour les éléments qui n’avaient pas été découverts

Le tableau contient, pour tout élément:

Le nom Le symbole chimique Le numéro atomique (# de

protons dans le noyau) La masse atomique (la masse

moyenne des atomes d’un élément)

Comprendre le tableau périodique Le numéro atomique est le nombre de

protons dans le noyau d’un atome. Il est aussi égale au nombre d’électrons présents dans un atome.

Exemple: Le numéro atomique de Soufre est 16. Alors, il y a 16 protons et 16 électrons dans un atome de soufre.

Pour calculer le nombre de neutrons on soustrait le numéro atomique du nombre de masse. Nombre de Neutrons = nombre de masse – numéro atomique

Exemple: La masse atomique de soufre est 32.1. Alors 32.1-16 = 16.1. Il y a 16.1 neutrons dans un atome de soufre.

Le tableau est divisé en:

Métaux (à gauche dans le tableau)

Non-métaux (à droite dans le tableau, sauf hydrogène)

Métalloïdes (l’escalier)

Propriétés des métaux

Lustre brillant Malléable et ductile Bon conducteur de chaleur Bon conducteur d’électricité

Propriétés des non-métaux

Pas très brillant Fragile et non ductile Mauvais conducteur de chaleur Mauvais conducteur d’électricité

Les métaux de transition

Ces éléments se trouvent au centre du tableau périodique

Ces éléments possèdent tous les propriétés des métaux

La différence est la disposition des électrons qui donne aux métaux de transition plus de propriétés chimiques et physiques

Le tableau est aussi divisé en:

1. Périodes, qui sont les lignes horizontales. Il y en a 7.

2. Familles chimiques, qui sont les lignes verticales. Il y en a 18.

Les familles chimiques

Les éléments dans des familles chimiques possèdent des propriétés et des chimiques similaires

Il y a 4 familles bien connus:1. Les métaux alcalins (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr)2. Les métaux-alcalino-terreux (Be, Mg, Ca,

Sr, Ba, Ra)3. Les halogènes (F, Cl, Br, I, At)4. Les gaz rares (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn)

Le tableau périodique et la théorie atomique

2-3

Le modèle de Bohr-Rutherford Ce modèle est nommé pour Niels Bohr et

Ernest Rutherford Montre le nombre d’électrons dans chaque

couche, ou niveau d’énergie, entourant le noyau

Le couche le plus proche du noyau peut contenir jusqu’à 2 électrons

Les deux couches suivantes peuvent contenir jusqu’à 8 électrons

La quatrième couche peut contenir un maximum de 18 électrons

Les électrons de la couche externe, appelés électrons de valence, ont une grande influence sur les propriétés d’un atome

La couche qui contient les électrons de valence est appelée la couche de valence

La plupart des éléments d’une même famille ont le même nombre d’électrons de valence

Le numéro de la période indique le nombre de couches

Les composés: une combinaison d’éléments

Chapitre 3

Les composés

3-1

Un composé est un substance pure qui est formé de deux ou plusieurs éléments différents

Les atomes sont reliés ensembles par des liaisons chimiques

Un composé peut être covalent ou ionique

Les composés covalents

Les atomes partagent des électrons

Forment entre des non-métaux

Exemple H2O

Les composés ioniques

Les atomes échangent des électrons

Forment entre des métaux et des non-métaux

Exemple NaCl

Les noms et les formules des composés simples

3-2

Les formules chimiques

Un formule chimique décrit le nombre et le type d’atomes qui se trouvent dans une molécule

Exemple:

CaCO3

Un atome de calcium Un atome de Trois

atomes carbone d’oxygène

Vous devez savoir les formules chimiques suivantes:

Formule Chimique Nom ChimiqueNaCl Chlorure de sodiumCaCO3 Carbonate de

calciumNa2SO4 Sulfate de sodium

NaOH Hydroxyde de sodiumC12H22O11 Glucose

CO2 Dioxyde de carbone

CH4 Méthane

H2O Eau

C3H8 Propane

Étapes pour écrire le nom d’un composé ionique

Nomme l’ion non métallique en ajoutant le suffixe ure a la racine du nom de l’élément. Écris oxyde s’il s’agit de l’oxygène.

Nomme l’ion métallique. Écris le nom du composé. Exemples p 82

Étapes pour écrire le nom d’un composé covalent

Nomme le second élément en y ajoutant le suffixe ure (oxygène devient oxyde).

Ajoute un préfixe a chaque élément pour indiquer le nombre d’atomes.

Nomme le premier élément. Écris le nom du composé. Exemples p 83

Les changements physiques et les changements chimiques

3-3

Les changements physiques

Les molécules peuvent changer de position ou changer leur mouvement mais elles restent intactes

Il n’y a pas de nouvelle substance formée

Exemples: des changements d’état (la fusion, l’évaporation etc.), la dissolution (mélanger du sel et de l’eau), couper un morceau de fromage

Les changements chimiques On les appelle des réactions

chimiques Les molécules sont changées

(séparées et recombinées pour former de nouvelles molécules)

Il y a la formation des nouvelles substances – mais tous les éléments sont conservés

Exemples: la combustion, la corrosion, le mûrissement d’une pomme

Il y a 5 signes qui montrent une changement chimique

1. Changement de couleur2. Production/absorption de

chaleur, de lumière ou de bruit3. Formation de bulles de gaz4. Formation d’un précipité5. Difficulté d’inverser le

processus