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Chapitre 5 : l’ élément chimique |
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Cours écrit
I) Qu’est ce qu’un
élément chimique ? 3) Conservation de l’élément
chimique II) règles de stabilité des
éléments 1) Règles du duet et de l’octet 3) pourquoi les gaz nobles sont-ils stables
chimiquement ? Cours en vidéo I-3 conservation de l’élément
chimique exemple
de conservation de l’élément chimique II-1 règles du duet
et de l’octet exemple
: règles du duet et de l’octet II-2 pourquoi les atomes forment-ils des ions ? II-3 pourquoi les gaz nobles sont-ils stables ? |
I)
Qu’est ce qu’un élément chimique ?
1)
les isotopes : vidéo
Animation : tableaux des isotopes Les atomes ayant le même nombre de protons mais des nombres de neutrons différents sont des isotopes. Des atomes isotopes ont les mêmes propriétés chimiques. De nombreux atomes possèdent plusieurs isotopes naturels. Chaque isotope est présent dans des proportions connues, dépendant de l’atome considéré. Exemple : il existe 3 isotopes du carbone : les carbones 12 (12 nucléons) ; 13 (13 nucléons) et 14 (14 nucléons) de formules respectives :
Le diamant, constitué uniquement d’atomes de carbone, ne contient que l’isotope 12 (98,9%) et le 13 (1,1%). Le carbone 14, présent dans les animaux et les végétaux permet de dater les objets anciens réalisés à partir de matériaux vivants (bois, tissus …). Dater un échantillon au carbone 14 consiste à mesurer la teneur en carbone 14 actuelle et de la comparer à celle qu’il avait lors de sa formation. On suppose pour cela que la teneur en carbone 14 est restée constante au cours des 40 000 dernières années. Cette technique permet de dater le « passé » jusqu’aux environs de 45 000 ans avant J.C. 2)
l’élément chimique vidéo
On donne le nom d’élément chimique à l’ensemble des entités chimiques (atomes, isotopes ou ions) caractérisées par le même nombre Z de protons dans leur noyau. Les éléments chimiques sont représentés par leur symbole chimique. Exemples : les 3 espèces chimiques ion cuivre, atome de cuivre 63 et atome de cuivre 65 ont pour formule respective : Ces 3 espèces chimiques font partie du même élément chimique cuivre car elles ont toutes le même nombre de proton Z = 29 ; par contre ces espèces chimiques ne sont pas identiques car elles n’ont pas la même composition en nombre de neutrons ou d’électrons. 3)
Conservation de l’élément chimique
Lors d’une transformation chimique, tous les
éléments chimiques présents avant la transformation sont
aussi présents après, et réciproquement. On dit
qu’il y a conservation des éléments chimiques lors
d’une transformation. Exemple : la réaction entre le métal fer et le dioxygène à pour équation chimique : Fe + O2 ---> Fe2O3 Les éléments chimiques présents dans les réactifs sont : l’élément chimique fer, Fe, et l’élément chimique oxygène O les éléments chimiques présents dans
les produits sont également l’élément chimique fer
et l’élément chimique oxygène. Aucun nouvel
élément chimique a été créé au
cours de la réaction. II)
règles de stabilité des éléments
1)
Règles du duet
et de l’octet vidéo
Rappel : structure électronique des gaz rares inertes chimiquement et présent dans la nature sous forme monoatomique Helium
(He) (K)2 ; Néon (Ne) (K)2 (L)8 ; Argon (Ar) (K)2
(L)8 (M)8 Les atomes appartenant aux différents éléments chimiques tendent à gagner en stabilité au cours de réactions chimiques. Les règles de stabilité sont les suivantes : 1) Les éléments de numéro atomique
proche de celui de l’hélium adoptent la structure électronique
(K)2. Ils ont alors deux électrons sur leur couche externe.
C’est la règle du « duet ». 2) Les autres éléments de numéros
atomiques inférieurs à 21 adoptent la structure
électronique du néon ou de l’argon. Ils portent donc 8
électrons sur leur couche externe. C’est la règle de
l’octet. 2)
formation d’ions
Au cours des réactions chimiques certains atomes
vont perdre ou gagner des électrons pour répondre aux
règles de stabilité électronique. Ils se transforment en
cations s’ils perdent des électrons, et en anions
lorsqu’ils en gagnent. Exemple :
1) un atome de chlore possède 17 électrons. Sa structure électronique est (K)2(L)8(M)7. Pour obtenir une structure électronique stable (règle de l’octet) il va gagner un électron et se transformer en l’anion chlorure de formule Cl-. L’anion Cl- possède 18 électrons. La structure électronique de Cl- est (K)2(L)8(M)8 2) l’atome de lithium Li possède 3 électrons. Sa structure électronique est (K)2(L)1. Pour obtenir une structure électronique stable (règle du duet) il va perdre un électron et se transformer en cation lithium de formule Li+. Le cation Li+ possède 2 électrons. La structure électronique de Li+ est (K)2 3)
pourquoi les gaz nobles sont-ils stables chimiquement ? vidéo
Les gaz nobles ou rares correspondent aux éléments chimiques hélium, néon, argon, krypton, xénon et radon. Ces éléments sont chimiquement stables ou
inertes c’est-à-dire qu’ils ne participent pas
à des réactions chimiques. En effet leur structure
électronique répond aux règles du duet
et de l’octet. Ils existent naturellement sous forme d’atomes isolés et on ne les rencontre ni sous forme d’ions ni dans des molécules. Structure électronique des 3 premiers gaz nobles : Helium
(He) (K)2 ; Néon (Ne) (K)2 (L)8 ; Argon (Ar) (K)2
(L)8 (M)8
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