De l`atome à l`élément chimique Thème : la santé Sous

De l'atome à l'élément chimique
Thème : la santé
Sous-thème : de l'atome à l'élément chimique
I_ Structure de l'atome
Tout atome est formé d'un noyau, contenant des protons et des
neutrons, et d'électrons qui circulent autour du noyau (doc 3 et 4 p.
39)
Particule
Signe charge électrique
électron
proton
+
neutron
0
Les particules chargées de même signe se repoussent.
Les particules chargées de signes contraires s'attirent.
Les particules sans charge ne subissent pas l'influence des
particules chargées.
Le proton et l'électron ont des charges opposées (même valeur
mais de signe contraire).
A
Un atome est symbolisé par: Z X X est l'élément chimique
considéré.
A est le nombre de nucléons (protons + neutrons) ou nombre de
masse.
Z est le nombre de protons ou le numéro atomique.
Nombre de protons = nombre d'électrons (atome électriquement
neutre).
Nombre de neutrons = A – Z
Exemples:
1
1H hydrogène : 1 proton
4
2He hélium: 2 protons, 2 neutrons
56
26Fe fer: 26 protons, 30 neutrons
II_ Cortège électronique des atomes
1°) Couches électroniques
Les électrons des atomes sont répartis sur des couches pouvant
accueillir un nombre limité d'électrons.
Ces couches sont représentées par des lettres, K, L, M, N...
Principe de Pauli:
Une couche de numéro n contient au maximum 2n2 électrons.
N° de la couche
Symbole
Nb max d'électrons
1
K
2
2
L
8
3
M
18
2°) Structure électronique de quelques éléments chimiques
Règle de remplissage: on remplit les couches dans l'ordre K, L,
M, ...
Hydrogène (Z = 1) : K1
Hélium (Z = 2) : K2
Lithium (Z = 3) : K2 L1
Béryllium (Z = 4) : K2 L2
Bore (Z = 5) : K2 L3
Carbone (Z = 6) K2 L4
Azote (Z = 7) : K2 L5
Oxygène (Z = 8) : K2 L6
Fluor (Z = 9) : K2 L7
Néon (Z = 10) K2 L8
...
Argon Ar (Z = 18) : K2 L8 M8
Voir animation :
http://www.ostralo.net/3_animations/swf/structure_electronique.swf
La dernière couche non vide est appelée couche externe.
III- De l'atome aux ions
1°) Ions monoatomiques
Sur Terre, certains éléments chimiques n'existent pas sous forme
d'atomes électriquement neutres, mais sous forme d'ions: atomes
qui ont perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.
Exemples:
L'élément sodium 23
11Na perd un électron. Il devient l'ion sodium qui
présente une charge positive en excès. On le note alors Na+.
L'élément calcium 40
20 Ca perd deux électrons. Il devient l'ion
calcium qui présente deux charges positives en excès.
On le note alors Ca2+ .
L'élément chlore 35
17Cl gagne un électron. Il devient l'ion chlorure
qui présente une charge négative en excès.
On le note Cl- .
Les ions chargés positivement sont appelés cations.
Les ions chargés négativement sont appelés anions.
Exercice en ligne sur la formation des ions :
http://olical.free.fr/ionex1.swf
2°) Structure électronique de quelques ions monoatomiques:
F- (Z = 9) : K2 L8
Na+ (Z = 11) : K2 L8
Cl – (Z = 17) : K2 L8 M8
On remarque que pour ces ions la dernière couche est complète à
8 électrons.
3°) Mise en évidence des ions
Les ions peuvent être mis en évidence par des tests simples : à la
flamme (activité 2 p. 37, doc 10 p. 42), avec un réactif ou un papier
indicateur (pH par exemple pour les ions H+).
Ces tests peuvent d'avérer négatifs si les ions sont présents en très
faible quantité.
4°) Ions polyatomiques
Ils sont constitués de plusieurs atomes : CO32- , SO42- , NH4+ ...
IV_ L'élément chimique
1°) Définition
Un élément chimique est une entité définie par l'ensemble des
atomes ou ions, isolés ou associés à d'autres éléments, de même
numéro atomique Z.
Exemple l'élément cuivre dans le métal (atome) et la solution de
sulfate de cuivre (ion cuivre).
2°) Symbole d'un élément chimique
Les symboles sont les mêmes que ceux utilisés pour les noyaux
des atomes.
Cuivre: Cu ; carbone: C ; Fer: Fe ; Chlore: Cl ; Sodium: Na
Or : Au (aurum); Mercure : Hg (hydragyrum).
3°) Isotopes
Pour un même élément chimique, le nombre N de neutrons peut
varier (N = A – Z). Ces atomes sont appelés isotopes de l'élément
chimique considéré.
Exemple: isotopes de l'élément carbone (Z = 6)
carbone 12: 126C 6 protons, 6 neutrons.
carbone 13: 136C 6 protons, 7 neutrons.
carbone 14: 146C 6 protons, 8 neutrons.
Remarque: les propriétés chimiques des isotopes d'un élément
chimique sont les mêmes.
4°) La classification périodique des éléments
Tous les éléments chimiques sont rassemblés dans un tableau par
numéro atomique Z croissant de gauche à droite et de haut en bas.
(Voir rabat de couverture).