Biochimie Flashcards
1-1 Introduction:
Les propriété chimiques et biologiques des atomes et molécules dépendent de quoi ?
Les propriétés chimiques et biologiques des atomes et des molécules sont les
conséquences de leur structure électronique et de leur géométrie.
1-2 Les particules élémentaires:
Combien existe-t-il de particules élémentaires? Quelles sont leurs charges?
Elles sont au nombre de trois :
• PROTON : (p) porte une charge +
• NEUTRON : (n) n’est pas chargé
• ELECTRON : (e-) porte une charge –
1-2 Les particules élémentaires:
Les protons et les neutrons sont des?
Ce sont des nucléons.
1-2 Les particules élémentaires:
Que sont des particules nucléaires
Ce sont des particules du noyau (proton=neutron)
1-2 Les particules élémentaires:
Comment sont considéré les électrons autour du noyau?
Ils sont considéré comme en rotation ou “gravitation” autour du noyau.
1-2 Les particules élémentaires:
Quelles sont les masses des particules élémentaire ? Que vaut la charge la charge élémentaire ?
PROTON 1,6723 .10-24 Gramme (g)
NEUTRON 1,6747 .10 -24 Gramme (g)
ELECTRON 9,108 .10 -28 Gramme (g)
La charge élémentaire vaut 1,62*10^-19
1-2 Les particules élémentaires:
La masse d’un électron est environ … à celle du proton.
La masse d’un électron est environ 1800 fois inférieur à celle du proton.
1-3 Assemblage des particules:
Par quoi se caractérise un élément chimique ?
Ils se caractérise par son nombre de proton
1-3 Assemblage des particules:
Vrai ou Faux: Un élément chimique peut être neutre (atome) ou chargé (ion)
Vrai, un élément chimique peut être neutre (atome) ou chargé (ion)
1-3 Assemblage des particules:
Combien y a-t-il d’élément connu?
Il y a plus de 110 éléments connu.
Pour un atome quel est la définitions des paramètres suivants:
-A
-Z
-Nombre de masse A:
Indique le nombre de nucléons
-Numéro Atomique Z:
Correspond au nombre de protons (et donc aussi au nombre d’électrons de l’atome car par définition l’atome est neutre)
1-3 Assemblage des particules:
Le tableau périodique classifie les éléments par rapport à quoi ?
Le tableau périodique classifie les éléments par ordre croissant du numéro atomique Z .
1-4 Nombre de masse et Isotopes:
Qu’es ce qu’un isotopes?
Atomes ayant le même nombre de Proton mais un nombre de nucléons différents (et donc d’un nombre de neutron différents)
Exemple:
Carbone 12 et Carbone 14:
Ces deux atomes sont composé du même nombre de proton (Z=6 pour le carbones) mais d’un nombre de nucléon différents (12 différent de 14)
1-4 Nombre de masse et Isotopes:
Quels sont les isotopes à connaître stables et instables à connaître ?
Les isotopes à connaitre stables:
Protium: H avec A=1 et Z=1
Deutérium: H avec A=2 et Z=1
L’isotope à connaître instable:
Tritium: H avec A=3 et Z=1
1-5 Nucléide:
Définition de nucléide !
Terme général utilisé pour caractériser une
combinaison possible de Z et A.
1-6 Propriétés des isotopes:
Pourquoi les isotopes ont-ils les même propriété chimiques
Les isotopes ont les mêmes propriétés chimiques car les propriétés chimiques sont gouvernées par les électrons.
Et d’après la définitions des isotopes ils ont le même nombre de proton et donc (vu que c’est des atomes grâce au principe de neutralité) ils ont le même nombre d’électrons et donc les mêmes propriété chimiques.
1-6 Propriétés des isotopes:
Vrai ou Faux : Les isotopes ont les mêmes propriétés Physiques ?
Faux : ils ont des propriété physiques différentes car :
-Leur masse est différentes (liées à un numéro de masse différents)
-Leur stabilité est différentes (Radioactivité)
1-7 Energie nucléaire:
Pourquoi la masse nucléaire théorique et la masse nucléaire expérimentale sont-t-elle différentes?
Car il existe un défaut de masse correspond à l’énergie utilisée pour maintenir la cohésion du noyau (E = m.c2)
–>C’est l’énergie nucléaire
Autrement dit une partie de la masse est convertie en énergie pour maintenir la cohésion au sein du noyau
1-7 Energie nucléaire:
Qu’est ce que l’énergie nucléaire?
C’est une énergie qui s’oppose aux forces de répulsion électrostatiques entre les charges positives des protons (pour la cohésion du noyau).
1-8 Compléments sur la masse:
Quel est l’ordre de grandeur d’une masse atomique ? (Intervalle)
L’ordre de grandeur d’une masse atomique est entre 10^-24 et 10^-23 m.
1-8 Compléments sur la masse:
Définition de l’unité atomique (u):
Unité atomique (u) ou Dalton: 1 Dalton a été défini comme égal a 1/12e de la masse atomique de l’atome de carbone 12.
1-8 Compléments sur la masse:
Une mole correspond à quoi? Quel est son unité? sa notation?
Une mole correspond à 6.022. 10+23 ‘objets’ (atomes,
molécules ou ions) (par définition, ce nombre correspond au nombre d’atomes présents dans 12 g de de 12C. Il s’agit du nombre d’Avogadro)
Unité: mol^-1
Notation: Na (a en indice…)
1-8 Compléments sur la masse:
Qu’est ce que la masse molaire atomique isotopique (Am) ?
La Masse molaire atomique isotopique (Am) est égale à la masse d’une mole d’un isotope de l’élément X.
1-8 Compléments sur la masse:
Qu’est ce que la masse molaire atomique moyenne ? Quel est son autre nom?
Masse molaire atomique moyenne (ou élémentale)
M(X):
Masse d’une mole d’un élément en prenant en compte sa répartition isotopique
naturelle (Moyenne pondérée)
Exemple : Azote
-14N: Abondance: 99.636
-15N: Abondance:0.364
-Am(14N): 14.00267
-Am(15N): 15.00011
M(N) = a(14N) * Am(14N) + a(15N) * Am(15N)
= 0.99636 * 14.00267 + 0.00364 * 15.00011
= 14.0063 g.mol-1
1-8 Compléments sur la masse:
Définition d’une molécule:
Assemblage covalent d’atomes
1-8 Compléments sur la masse:
Qu’est ce que la masse moléculaire moyenne?
Masse molaire moléculaire moyenne : MM
C’est la masse moyenne d’une mole de molécules ; cela correspond à la somme des masses molaires atomiques moyennes de tous les atomes composant la molécule.
Exemple:
M(C6H12O6)=6M(C)+12M(H)+6M(O)
2-2 Modèle de Bohr (premier modèle quantique):
Que disent Einstein et Plank sur la notion d’énergie ?
Quelle relation donne-t-il ?
Plank
L’échange d’énergie entre un rayonnement
monochromatique de longueur d’onde et la matière
peut se faire uniquement par quanta d’énergie.
Einstein
Le rayonnement monochromatique ν correspond à un flux de particules appelées photons.
La relation: E=h.ν=h.c/lambda
E: L’énergie
v: la fréquence nu
h:constante de Plank
c: célérité (2,99*10^8)
lambda: la longueur d’onde
2-2 Modèle de Bohr (premier modèle quantique):
Pourquoi l’énergie d’un électron est-elle quantifié?
Car l’électron peut prendre seulement certaine valeur d’énergie.
En effet:
- Électrons placés sur des orbites bien définies
- Le noyau est considéré comme immobile au centre de l’atome.
2-2 Modèle de Bohr (premier modèle quantique):
Que se passe-t-il lorsque l’électron absorbe/emet un photon d’énergie?
Absorption de photon d’énergie E (E=h.ν):
-L’électron absorbe de l’énergie fournie par
le photon et passe du niveau E1
à E2 (énergie de l’électron augmente)
Emission de photon d’énergie E (E=h.ν):
-L’électron passe du niveau E2 à E1 en émettant
des photons (l’énergie de l’électron diminue).
2-2 Modèle de Bohr (premier modèle quantique):
Qu’est ce que l’état fondamentale?
L’état fondamentale est l’état le plus bas en énergie
2-2 Modèle de Bohr (premier modèle quantique):
Quelle est la relation permettant de prévoir la longueur des rayons (de l’atome d’hydrogène)?
La relation est:
rn=n^2.a0
rn: longueur du noyau
n: nombre quantique principale
a0:cste=5,3.10^-11 m
2-2 Modèle de Bohr (premier modèle quantique):
Quelle relation permet de prévoir l’énergie d’un électron en fonction du nombre quantique principal?
La relation est:
En=-13,6/n^2
1eV= … J
1eV=10^-9J
Quelle est la limite du modèle de Bohr?
Le principe d’incertitude d’Heisenberg met en évidence une limite du modèle de Bohr:
Pour une particules de masse faible, Il est impossible de déterminer simultanément et avec précision sa position et sa vitesse
Quelle est la relation que met en évidence le principe d’incertitude d’Heisenberg?
DeltaXDeltaP >ou= hbar
DeltaX: incertitude sur la position
DeltaP: incertitude sur la quantité de mouvement (p=mv)
hbar: cste=h/2pi avec h:cste de Plank
2-3 Modèle ondulatoire:
Définition de la dualité onde corpuscule
L’électron en mouvement possède une double
caractéristique : ondulatoire et corpusculaire.
2-3 Modèle ondulatoire:
Quel est l’avantage du modèle quantique de l’atome?
Ce modèle quantique de l’atome utilise les propriétés ondulatoires de l’électron
pour proposer un modèle qui intègre le principe d’incertitude d’Heisenberg.
➢ Ce modèle va décrire toutes les possibilités de décrire 1 électron (modèle
mono-électronique).
➢ Un de ces états est l’état fondamental
Vrai ou Faux? Selon l’approche ondulatoire, un électron situé à un point M(x,y,z) à l’instant t peut
être décrit par une fonction d’onde Ψ (x,y,z,t).
Vrai, selon l’approche ondulatoire, un électron situé à un point M(x,y,z) à l’instant t peut bien
être décrit par une fonction d’onde Ψ (x,y,z,t).
Qu’est ce qu’une onde dite “stationnaire”?
C’est une fonction d’onde indépendante du temps:
Ψ (x,y,z)
Vrai ou Faux: La fonction d’onde à un sens Physique ?
Faux, La fonction d’onde n’a pas de sens physique mais le carré de la fonction d’onde d’écrit la probabilité de présence d’un électron (densité de probabilité)
Que permet l’équation de Schrödinger?
Elle permet de relier la description ondulatoire de l’onde aux états énergétiques de l’atome qui sont quantifiés.
Quelles sont les composantes de l’équation de Schrödinger ?
Cette équation inclut une composante énergie cinétique et une composante énergie potentielle.
A quoi conduit la résolution de l’équation de Schrödinger?
La résolution de cette équation conduit à :
➢ Un ensemble de solutions (ensemble de fonctions d’ondes) appelées fonctions
propres ou orbitales atomiques (OA).
➢ A chaque fonction propre est associée une énergie (on parle de valeur propre).
Si pour une même valeur de l’énergie il y a plusieurs fonctions d’onde (OA) solutions de l’équation, comment appelle-t-on ces fonctions?
Si pour une même valeur de l’énergie il y a plusieurs fonctions d’onde (OA) solutions de l’équation:
On dit alors que ces O.A. (ou fonction d’onde) sont
dégénérées. (dégénérées=même énergie)
Les fonctions d’onde solutions de l’équation de Schrödinger dépendent de quels paramètres?
Quels sont les propriétés de cet paramètre?
Les O.A. qui dépendent des 3 nombres quantiques sont notées :
Ψn,l,m
A quoi sert le 4ème nombre quantique
Le 4ème nombre quantique (le spin électronique, s) est nécessaire pour caractérisé complètement l’électron.
(le spin de l’électron prend la valeur de ± ½)
Définitions des hydrogénoïde
Atome ou ion monoatomique comportant 1 seul électron.
exemple: 2He+ ou 3Li2+ ou 1H
Vrai ou Faux: La résolution analytique (sans approximation) de l’équation de Schrödinger
pour les hydrogénoïdes conduit à un ensemble de solutions : les orbitales
atomiques (O.A.).
Vrai, La résolution analytique (sans approximation) de l’équation de Schrödinger
pour les hydrogénoïdes conduit à un ensemble de solutions : les orbitales
atomiques (O.A.).
Pour ces hydrogénoïdes, la solution la plus basse en énergie correspond à quel état?
Il correspond à l’état fondamentale.
Les différents Types d’Orbitale Atomique en fonction de l:
Les OA sont identifiées par les combinaisons autorisées
des nombres quantiques de n, l et m:
Le type d’orbitale atomique est identifié par une lettre qui dépend de la valeur de l:
l=0 –> types s
l=1 –> types p
l=2 –> types d
l=3 –> types f
Quelle est la symétrie des orbitale de types s?
La symétrie des orbitales de types s est de symétrie sphérique
Vrai ou Faux: Une orbitale de types s ne possède jamais de surface nodal.
Faux uniquement la 1s n’en possède pas
Vrai ou Faux: Pour la couche M, il existe 9 OA?
Vrai, il existe 9 OA pour la couche M
Vrai ou Faux: Les OA ayant une valeur propre inférieure à celle des OA caractérisées par n=3 sont au nombre de 5.
Vrai il y a les orbitales: 1s, 2s, 2px, 2py, 2Pz
Définition d’électron célibataire !
Électron qui est seul dans son OA.
Mettre en équation l’affirmation suivante :
“Sur le plan nodal la probabilité de trouvé un électron est nul”
L’équation est la suivante:
Ψ^2 =0
Que faisons-nous comme approximation pour l’atome poly-électronique?
La principale approximation est l’approximation monoélectronique ou orbitalaire.
En effet, la résolution de l’équation de Schrödinger ne peut se faire sans approximations.
Pour un atome comportant i électron, la fonction d’onde est égale à quoi?
Pour un atome comportant i électrons, la fonction d’onde atomique
(polyélectronique) est égale au produit de fonctions d’ondes monoélectroniques
(on considère les électrons mobiles ‘les uns après les autres’).
3- Atome poly-électronique:
La répulsion électrostatique électron-électron est introduite en définissant quoi?
La répulsion électrostatique électron-électron est introduite en définissant une constante d’écran (pour l’électron en mouvement, les autres sont considérés
immobiles et forment un écran entre le noyau et l’électron en mouvement).
3- Atome poly-électronique:
Donnez la relation de la charge effective ?
Z* = Z - σ
Z*:Charge effective du noyau
Z: numéro atomique
σ: constante d’écran
Quelles sont les conséquences de l’approximation orbitalaire?
2 conséquences:
-La forme des OA sera conservé (s,p,d)
-L’énergie des OA dépendra de n et l.
Définition de la règle de Hund
Pour les OA dégénérées, la configuration électronique la plus stable est celle où les électrons de même spin occupent le maximum d’OA.
Quelles sont les règles de Klechkovski?
Donne l’ordre des O.A. par niveau croissant d’énergie.
• (n + l ) croissant
• si égalité entre (n + l ) alors on rempli avec n croissant
A l’état fondamental, les électrons occupent les O.A par ordre croissant de leur énergie.
Que représente le nombre quantique principal par rapport au tableau périodique?
Le nombre quantique principal montre à quelle période (ligne) se trouve l’élément dans la tableau périodique.
Dans la configuration suivante pouvons nous changer quelque chose?
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s2 3d9
Oui, on peut changer quelque chose:
1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6, 4s1 3d10
On peut se permette de déplacer QU’UN SEUL ÉLECTRON car cela représente un gain énergétique pour l’atome car son OA 3d est complète.
Rappel:
Lorsque des O.A. dégénérées sont complètes ou demi-complètes alors il y a un gain énergétique.
4-propriété périodique:
Li et Ne–> quel atome l’énergie d’orbitale de valence est la plus élevé?
Li qui a l’énergie d’orbitale de valence la plus élevé car dans le TP l’énergie d’orbitale de valence augmente de droite à gauche et de haut en bas.
Li: -6eV
Ne: -116eV
Cela s’explique car les atomes Li veulent “lâcher leur électron” afin de ressembler au gaz rare d’hélium ce qui fait que l’électron est plus haut énergétiquement afin de quitter cet atome.
Vrai ou Faux: L’énergie de ionisation augmente:
-de Droite à Gauche du TP
-De Bas en Haut du TP
Vrai,
L’énergie de ionisation augmente:
-de Droite à Gauche du TP
-De Bas en Haut du TP
Qui a plus grand rayon (pour un même nombre d’électron) entre:
Na+ et le F-
Celui qui a le plus grand rayon est le F-
-C’est intuitif car de base le fluor (F) à 9 électron et le ions fluorure (F-) à 10 électrons autrement dit, il a pris 1 électron de plus ainsi son rayon est plus grand.
Cas contraire pour le Na+, il a perdu un électron donc son rayon est plus petit
L’énergie de la liaison covalente dépend de quoi?
Il s’agit d’une liaison forte ou faible? Donnez un intervalle
L’ énergie de la liaison covalente dépend de la nature des atomes impliqués. Il s’agit d’une liaison forte, une liaison entre 300-400kJ/mol.
Qu’est ce que une liaison covalente ?
La liaison covalente correspond à un partage d’électrons de
valence entre deux atomes. Chaque atome apportant 1 électron.
Quelle est la méthode pour établir la représentation de Lewis des molécules simples?
1) Faire la somme des électrons de valence des atomes présents et tenir
compte, si c’est le cas, de la charge du composé moléculaire.
2) Placer l’atome le moins électronégatif comme atome central (ex : S
pour SO2 ou C dans CO2
) (exception : H2O : hydrogène qui a une
valence de 1 ne peut être qu’en périphérie).
3) Placer les électrons de valence restants
5) Arrangement des électrons pour que la règle de l’octet soit respectée
pour les éléments de la 2nd période. Possibilité de faire des liaisons
supplémentaires avec l’atome central.
6) Déterminer les charges formelles et proposer la structure avec le minimum de charges formelles.
7) Y a-t-il des système conjuguées si oui, faire les formes limites appelé forme mésomère
Dans les formes mésomères qu’est ce qui bouge ?
Formes mésomères :
Seuls les électrons sont rendus mobiles
(les atomes ne bougent pas)
On a un déplacement de doublets d’électrons.
Le schémas de Lewis consiste à faire figurer le ou les atomes et leurs …
Le schémas de Lewis consiste à faire figurer le ou les atomes et leurs électrons de valence
Définition du nombre d’oxydation:
Le nombre d’oxydation (ou degré d’oxydation) d’un atome correspond à
sa charge formelle en attribuant de façon virtuelle tous les électrons
liants à l’atome le plus électronégatif.
Qu’est ce que la valence d’un élément ?
La valence d’un élément est le nombre de liaison que peut former cet élément.
Qu’est ce que le moment dipolaire pour une molécule pour une liaison ?
Pour une liaison donnée, la répartition inégale des électrons peut se
représenter par un vecteur caractérisant le moment dipolaire de la liaison.
Qu’est ce que le moment dipolaire pour une molécule ?
Pour une molécule, le moment dipolaire noté µ correspond à la
somme vectorielle des moments dipolaires des liaisons. Ce moment
dipolaire est exprimé de Debye (D)
Qu’est ce qu’un acide/base de Brönsted?
Acide: Un acide de Brönsted est un donneur de proton (H+)
Base: Une base de Brönsted est un accepteur de proton
Qu’est ce qu’un acide/base de Lewis?
Acide: Un acide de Lewis est un accepteur de doublet d’électron
Base: Une base de Lewis est un « partageur » de doublet d’électron
Définition d’une liaison dative
Liaison dative : les deux
électrons proviennent du
même atome.
Les 4 Caractéristique d’une liaison ionique ?
✓ Existence lorsque la différence d’électronégativité entre les atomes est >1,8
✓ Liaison résultant d’interaction coulombienne entre des ions de charges opposées
Liaison forte à l’état solide (ordre de grandeur : 250 KJ/Mol)
L’énergie associée à cette liaison est proportionnelle à 1/r où r est la distance entre les ions.
Quelles sont les différentes liaison faibles ? Elles sont proportionelle à quoi?
Les liaisons faibles sont:
-Liaisons ion-dipole qui sont proportionelle à 1/r^2
-Interactions de van der Waals, qui sont proportionelle à 1/r^6
-Liaison hydrogène (ps de proportionnalité…)
Définition molécule diamagnétique
molécule dans laquelle tous les
électrons sont appariés (doublets). Exemple H2
Définition Molécule paramagnétique
Molécule dans laquelle certains électrons ne sont pas
appariés (on parle également d’électrons célibataires). Exemple O2
