Chapitre 2

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Chapitre 2

• Les atomes, les molécules et les ions

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2.1 Les lois des combinaisons chimiques

• Antoine Lavoisier (1743 1794) loi de
  conservation de la masse.
• La masse totale demeure constante durant une
  réaction chimique.
• Joseph Proust (1754 1826) loi des proportions
  définies.
• Tous les échantillons dun composé donné ont la
  même composition, cest-à-dire que les
  proportions, selon la masse, des éléments en
  présence sont identiques dans tous les
  échantillons.

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2.2 John Dalton et la théorie atomique de la
matière

• John Dalton (1766 1844) loi des proportions
  multiples.
• Soit deux ou plusieurs composés formés des deux
  mêmes éléments. Les masses dun des éléments qui
  se combinent avec une masse donnée de lautre
  élément forment un rapport dont les termes sont
  de petits nombres entiers.
• Exemple CO et CO2.

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La théorie atomique de Dalton

• Toute matière est formée de particules
  extrêmement petites et indivisibles, appelées
  atomes.
• Tous les atomes dun même élément sont identiques
  quant à leur masse et aux autres propriétés, mais
  les atomes dun élément donné diffèrent des
  atomes de tout autre élément.
• Les composés résultent de lassociation, selon
  des proportions fixes, datomes déléments
  différents (AB, A2B, etc.).
• Au cours dune réaction chimique, il se produit
  un réarrangement des atomes, mais aucun atome
  nest créé, ni détruit, ni divisé.

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2.3 Latome divisibleLes particules subatomiques

• Le proton a une masse de 1,672 62 x 10-27 kg. Sa
  charge est positive (1).
• Le neutron a une masse de 1,674 92 x 10-27 kg. Il
  est électriquement neutre.
• Lélectron a une masse denviron 0,9 x 10-30 kg,
  soit 1/1836 de la masse du proton. Sa charge est
  négative (1-).
• Les protons et neutrons forment une minuscule
  portion de latome nommée noyau.
• Chaque atome possède le même nombre de protons
  que délectrons.
• Cest le nombre de protons du noyau qui détermine
  la nature dun atome et, par conséquent, la
  nature dun élément.
• Le numéro atomique (Z) dun élément est le nombre
  de protons que compte un noyau de cet élément.

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Les isotopes

• Les atomes dun élément possèdent tous le même
  nombre de protons et délectrons, mais pas
  nécessairement le même nombre de neutrons.
• Des atomes possédant le même nombre de protons
  mais un nombre différent de neutrons sont appelés
  des isotopes dun même élément.
• Lhydrogène  1 proton, 1 électron, 0 neutron
  (1H)
• Le deutérium  1 proton, 1 électron, 1 neutron
  (2H ou D)
• Le tritium  1 proton, 1 électron, 2 neutrons
  (radioactif particule b) (3H ou T)
• Le nombre de masse (A) dun atome est un nombre
  entier, égal à la somme du nombre de protons et
  de neutrons de cet atome.
• Les isotopes dun élément donné ont le même
  numéro atomique (Z), mais des nombres de masse
  différents (A).
• On désigne souvent les isotopes par un symbole
  ayant la forme

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2.4 La masse atomique

• Étalon, un élément auquel on attribue une masse
  arbitraire.
• Dans le SI, létalon de masse atomique est
  lisotope 12 du carbone (pur), auquel on a
  assigné exactement une masse de 12 unités de
  masse atomique (12 u).
• Le carbone dorigine naturelle est un mélange de
  deux isotopes 12C et 13C).
• La masse atomique écrite sur le tableau
  périodique est donc une moyenne pondérée de la
  masse de ces deux isotopes.
• Le carbone 12 constitue 98,892 du mélange, et
  le carbone 13, 1,108 .
• La masse du carbone sur le tableau périodique est
  de 12,011 u, et non pas simplement 12 u.

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2.5 La classification périodique des élémentsLa
classification périodique de Mendeleïev

• Tableau dans lequel les éléments sont disposés en
  ordre croissant de leurs masses atomiques
• Les éléments qui se ressemblent le plus sont
  généralement regroupés dans un même groupe
  (colonne)
• La similitude se répète de façon périodique, doù
  lappellation de classification périodique.

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La classification périodique moderne

• Les éléments sont disposés dans lordre de leurs
  numéros atomiques, une propriété qui détermine
  davantage leur comportement que la masse
  atomique.
• Les éléments sont réunis en groupes et en
  périodes.
• Les éléments sont divisés en deux grandes
  catégories, séparées par une ligne épaisse en
  forme descalier.
• Les éléments situés à gauche de cette ligne sont
  des métaux (sauf lhydrogène).
• Les éléments situés à droite de la ligne en
  escalier sont des non-métaux.
• Certains éléments adjacents à lescalier
  possèdent à la fois des caractéristiques des
  métaux et des non-métaux ce sont les
  semi-métaux.

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2.6 Les molécules et les composés moléculaires

• Une molécule est un groupe de deux atomes ou plus
  unis selon un arrangement spatial déterminé par
  des forces appelées liaisons covalentes.
• La formule moléculaire indique quels atomes, et
  combien de ceux-ci, forment la molécule.
• Ex CH3COOH, NH3, C6H6.
• La formule développée indique la façon dont les
  atomes sont unis les uns aux autres.
• Ex Acide acétique (vinaigre)

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Formule développée - suite

• Les traits dune formule développée représentent
  les liaisons covalentes entre les atomes.
• Un trait indique une liaison simple, deux traits
  une liaison double, et trois traits une liaison
  triple.
• On peut également représenter les molécules en
  trois dimensions, mais ceci est plus difficile et
  demande souvent lutilisation dun logiciel.

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Les formules et les noms des composés
moléculaires binaires

• Formés de 2 éléments qui sont des non-métaux.
• Le choix du premier symbole  En général, on
  écrit dabord le symbole de lélément qui est
  situé le plus à gauche dans la période à laquelle
  il appartient, et/ou le plus bas dans le groupe
  dans lequel il est situé. Lhydrogène et
  loxygène, ainsi que quelques autres éléments,
  font exception à cette règle.
• Lécriture des indices  Les préfixes mono, di,
  tri, etc. désignent le nombre datomes qui sont
  présents dans la molécule binaire.
• Nom formé de deux termes reliés par la
  préposition  de .
• Le premier terme est tiré du nom de lélément qui
  est en  seconde place  dans la formule
  chimique. Il contient le radical du nom de
  lélément, suivi du suffixe ure (chlore -gt
  chlorure).
• Exceptions  oxyde (oxygène), nitrure (azote),
  sulfure (soufre), phosphure (phosphore).
• Le second terme est le nom de lélément placé en
   première place  dans la formule chimique.
• Le préfixe mono nest pas utilisé pour le second
  terme du composé.

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2.7 Les ions et les composés ioniques

• Un atome (ou groupe datomes) acquiert une charge
  électrique devient un ion.
• Un ion chargé positivement est appelé cation
  négativement, anion.
• En général, les métaux produisent des cations, et
  les non-métaux des anions.
• Les groupes datomes liés peuvent former des ions
  polyatomiques en cédant ou en acceptant des
  électrons. Ex  lion sulfate, SO42-.
• Un composé ionique est formé dions possédant des
  charges de signes opposé (cations et anions), qui
  sassocient sous leffet des attractions
  électrostatiques.
• Un composé ionique comporte toujours un métal
  (cation).

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Les ions monoatomiques

• Pour la majorité des atomes du groupe A, le
  nombre délectrons cédés est égal au numéro du
  groupe dans le tableau périodique.
• Na, Ca2, Al3, etc.
• Les éléments du groupe B présentent quelques
  difficultés, car ils peuvent porter plusieurs
  charges différentes.
• Fe2 (fer II) et Fe3 (fer III)
• Dans la nomenclature traditionnelle, on nomme
  ces ions en faisant suivre leur nom par le
  suffixe eux (plus petite charge, ou plus petit
  degré doxydation) ou ique (plus grande charge,
  ou plus grand degré doxydation).
• Donc, Fe2 est lion ferreux, et Fe3 lion
  ferrique.

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Les ions monoatomiques - suite

• En se combinant à des atomes métalliques, les
  atomes non-métalliques acquièrent généralement
  des électrons, de sorte quils forment des anions
  dont la charge est égale au numéro que possède
  leur groupe dans la classification périodique,
  moins huit.
• Les atomes du groupes VIIA, les halogènes,
  captent un électron. Donc, leur charge est égale
  à 7 8 -1 on a donc les anions F-, Cl-, Br-,
  I-. On les nomme ions fluorure, chlorure, bromure
  et iodure.

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Formule et nom dun composé ionique binaire

• Un composé binaire formé de cations et danions
  monoatomiques doit montrer une combinaison qui
  est électriquement neutre.
• Ex Oxyde daluminium
• Al3 et O2-
• Al?O? ? 2(3) 3(2-) 0 électriquement
  neutre.
• Al2O3
• Aucun préfixe dans les composés ioniques (mono,
  di, ).
• On prend pour acquis que le lecteur connaît les
  charges des ions.

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Les ions polyatomiques

• Un ion polyatomique est un groupe datomes liés
  qui est chargé, et qui forment une entité
  ionique.
• NH4 (ion ammonium), SO42- (ion sulfate).
• Ions qui contiennent souvent latome doxygène.
• Un anion qui se termine par le suffixe ite
  renferme un atome doxygène de moins que celui
  qui se termine par ate les deux ions portent la
  même charge.
• Un anion de même charge qui porte un atome
  doxygène de moins que celui qui se termine en
  ite prend alors le préfixe hypo en plus.
• Un anion de même charge qui porte un atome
  doxygène de plus que celui qui se termine en ate
  prend alors le préfixe per en plus.
• ion hypochlorite, ClO-
• ion chlorite, ClO2-
• ion chlorate, ClO3-
• ion perchlorate, ClO4-

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Les ions polyatomiques - suite

• Ions polyatomiques contenant un ou plusieurs
  atomes dhydrogène
• On mentionne sa présence avec la particule
  hydrogéno.
• On utilise également les préfixes de type mono ou
  di.
• ion phosphate, PO43-
• ion hydrogénophosphate, HPO42-
• ion dihydrogénophosphate, H2PO4-
• Voir le tableau 2.4 page 60 pour une liste dions
  polyatomiques (IMPORTANT, À APPRENDRE).
• Voir également tableaux en ligne sur le site du
  cours.

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Les hydrates

• Un hydrate est un composé dont la formule
  chimique comprend un nombre fixe de molécules
  deau.
• CaCl26H2O, le chlorure de calcium hexahydraté.
• Un hydrate peut se former lorsquun composé
  anhydre est exposé à lhumidité de lair, ou si
  les cristaux du composés proviennent dune
  cristallisation du composé dissous dans leau.
• Ce ne sont pas tous les composés ioniques qui
  forment des hydrates.
• Lorsque lon calcule la masse molaire dun
  hydrate, il ne faut pas oublier dajouter la
  masse attribuable aux molécules deau.

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2.8 Les acides, les bases et les sels

• Les sels sont des composés ioniques
• Les bases ioniques sont également des composés
  ioniques
• Les anions sont des ions hydroxyde (OH-).
• Les acides se divisent en deux catégories  les
  hydracides et les oxacides.
• Les hydracides formés dhydrogène et dun
  non-métal.
• On nomme ces composés  acide non-métallhydrique 
  hydrique est un suffixe que lon ajoute au nom
  du non-métal.
• Les oxacides comprennent un atome dhydrogène, un
  doxygène et un autre non-métallique.
• La forme générale de leur nom est  acide (per)
  non-métallique  ou  acide (hypo)
  non-métalleux .