Chapitre I : Atomes Flashcards
Définition de la chimie
Etude de la constitution atomique et moléculaire de la matière et de ses transformations, des interactions spécifiques.
Science pluridisciplinaire en grande partie expérimentale.
Définition de la matière
Objet de l’étude du chimiste
Définition de mélange
Ensemble de constituants, plusieurs corps
Définition de homogène
Composition identique à tout endroit du mélange (ex: air) -> On ne distingue pas les constituants
Définition d’hétérogène
Composition diffère selon l’endroit du prélèvement (ex: eau+sable) -> On distingue les constituants.
Définition de solution
Mélange, soluté dans un solvant.
Définition de corps pur simple
Corps pur constitué d’un seul type d’élément chimique
Définition de corps pur composé
Corps pur constitué de différents éléments chimiques
Caractéristique d’un mélange de gaz?
Agit indépendamment des autres suivant sa composition.
Caractéristique d’une solution?
Min 2 constituants: soluté (faible quantité) et solvant (grande quantité).
Quelles sont les techniques de séparations pour les mélanges hétérogènes?
Filtration - tamisage
Décantation
Aimantation
Filtration - tamisage
Séparation basée sur les différences de taille des molécules.
Ce qui passe à travers le cut off (taille des pores) est appelé le filtrat, ce qui ne passe pas est appelé résidu.
Définition de décantation
La décantation est un processus de séparation des particules solides d’un liquide en laissant reposer le mélange, permettant ainsi aux particules plus lourdes de se déposer au fond du récipient.
Définition d’aimantation
L’aimantation comme technique de séparation consiste à utiliser un aimant pour extraire les particules magnétiques d’un mélange hétérogène, les séparant ainsi des autres composants non magnétiques.
Les techniques de séparation d’un mélange homogène.
Evaporation - recristallisation
Extraction
Distillation
Chromatographie
Evaporation - recristallisation
La recristallisation a lieu lorsque l’évaporation est poussée jusqu’à sa limite (généralement utilisée pour des solutions).
Extraction
A une solution X dans un solvant donné, on rajoute un autre solvant B.
Si X préfère se dissoudre dans B que dans A, on va pouvoir extraire X de A pour le faire passer dans B.
Pour l’extraction, on utilise une ampoule à décanter.
On constate deux phases: les deux liquides ne se mélangent pas.
La condition pour l’extraction est que les solvants A et B soient non miscibles.
Distillation
Séparation basée sur les différences de température d’ébullition.
Le constituant ayant le point d’ébullition le plus s’échappe sous forme de vapeur.
Ce constituant se condense ensuite par un système de refroidissement et redevient alors liquide.
Au cours d’une transition d’un état à un autre, les liaisons intermoléculaires sont affectées, mais pas les liaisons intramoléculaires.
Chromatographie
Joue sur la tendance qu’à un constituant à rester sur un support.
Le support est la phase stationnaire, l’éluant est la phase mobile.
L’éluant est le décrocher, il essaye de décrocher du support le constituant chromatographie.
En fonction de l’affinité des constituants de AB de rester sur le support, l’éluant aura plus ou moins de facilités à décrocher A ou B du support.
Sur quoi se base la distinction entre notion de solution et de mélange hétérogène ?
Taille des particules dissoutes
Quelle est la taille des particules dispersées dans les solutions vraies ?
moins d’1 nm (ex: eau salée)
Quelle est la taille des particules dispersées dans les dispersions colloïdales ?
Entre 1 et 1000 nm (ex: Brouillard, sang - même si plusieurs micromètre)
Quelle est la taille des particules dispersées dans les suspensions ?
Plus d’1 micromètres (ex: Farine dans eau)
Dispersions colloïdales
≠ types en fct de la nature physique de la phase continue et dispersée → Particules en dispersion
dans la phase continue
Exemple de dispersion colloïdale
Le sang : - 90% d’eau, volume de 5l chez adulte
Plasma
Plasma (solution aqueuse) contient des nutriments dissous et des éléments figurés (GR 7μm, GB 6- 20μm et plaquettes)
Comment peut-on séparer les éléments du plasma ?
On peut séparer les éléments du plasma par centrifugation
Comment faire la distinction entre les corps purs simples et les corps purs composé?
Distinction sur nature chimique (atomique) des espèces ( niveau subμscopique)
Corps pur simple
1 seul type atomique
Corps pur composé
Plusieurs types atomiques
Définition de formes allotropes
Les formes allotropes se réfèrent à différentes structures physiques d’un même élément chimique, dans lesquelles les atomes sont arrangés de manière distincte.
Ces structures peuvent avoir des propriétés physiques et chimiques différentes, même si elles sont constituées du même type d’atomes.
Ex de formes allotropes
Diamant et graphite; phosphore rouge et blanc
Ex de corps simples constitués de molécules homoatomiques
Ozone O3, N2
Théorie scientifique
constructions humaines, inscrite dans le temps et améliorables
Modèle atomique à l’antiquité
4 éléments
Modèle atomique selon Démocrite?
Matière= petites particules indivisibles (atomos)
Modèle atomique selon Dalton
Basé sur Démocrite
1 élément chimique = atomes
Modèle atomique selon Richard Laming
1 atome composé d’un noyau de matière entouré de particules subatomiques de charges él. Unitaires de signes opposés
Modèle atomique selon Thomson
Caractérisation de l’électron
Expérience : tube de Crookes (étude du rayonnement)
Modèle atomique selon Rutherford
e- gravitant autour d’1 noyau massif chargé +
Modèle atomique selon Bohr
Quantification de l’E électronique + notion d’orbites Modèle « planaitaire » de l’atome
Modèle atomique selon Schrödinger
Description de la propagation des e- en tant qu’onde
Notion d’orbitales (proba. De présence d’e)
Atome de Thomson
(1899)
Les atomes sont immergés dans un matériau de charge positive “comme des raisins dans un cake”
Atome de Bohr
(1913)
L’énergie des électrons est quantifiée et représentée par des orbites circulaires stables, appelées niveaux d’énergie
Atome de Rutherford
(1911)
Les électrons gravitent autour du noyau comme les planètes autour du soleil
Atome de schrödinger
(1925)
Ce modèle donne une représentation de la région de l’espace autour du noyau où l’électron a la plus grande probabilité de se trouver.
Un atome
nucléons (p+ et n0) et d’un nuage électronique (e-)
Quelle est la masse du proton ?
1.67262. 10^-27
Quelle est la masse du neutron ?
1.67262. 10^-27
Quelle est la masse de l’électron ?
9.10939. 10^-31
Charge du protons ?
+e* (1.6218.10^-19)
Charge du neutron
0
Charge de l’électron
- e
Diamètre du proton
10^-15 m
Diamètre du neutron
10^-15
Masse de l’atome
centrée sur le noyau
Définition de nucléide
Nucléide : type de noyau caractérisé par un nombre fixé de nucléons ( nombre de protons et de neutrons)
Que signifie Z ?
nbre atomiqe = nbre de p+ DISTINCT pour chaque élément
Que signifie A ?
A = nbre de masse = nbre de nucléons→∑𝑝+ + 𝑛0
Caractéristique des nucléons pour un atome électriquement neutre ?
Pour un atome électriquement
neutre : nbre de protons = nbre d’électrons
Comment trouver le nombre de neutrons ?
n0 = A – Z
Définition d’isotopes
Tous les nucléides associés à un élément
→Diffèrent par leur nombre de masse, la composition du noyau en terme de neutron.
Que donne la moyenne des masses de chacun des isotopes ?
La moyenne de la masse de chacun des isotopes donne la masse atomique relative
Monoisotopique
1 seul isotope
Polyisotopique
plusieurs isotopes
Combien d’isotopes possède l’hydrogène ?
3 isotopes Hydro, deutérium et tritium
Qui sont à la base des modèles atomiques de la mécanique quantique ?
Modèles atomiques de la mécanique quantique = Bohr et Schrödinger → XXème siècle
Qu’ont fait Planck et Einstein au XXème siècle ?
XXème : Planck et Einstein → Notion de quanta et de photons → Lumière = caractère ondulatoire et
corpusculaire
Que signifie h dans la formule de Planck ?
h : constante de Planck (6.626. 10-34 Js)
Que signifie v dans la formule de Planck ?
v : fréquence (Hz)
Que signifie lambda dans la formule de Planck ?
λ : longueur d’onde (m)
Que signifie c dans la formule de Planck ?
c : vitesse de la lumière (3.108 m/s)
Que permet la formule de Planck ?
De faire le lien entre la couleur et l’énergie
De quoi est composée la lumière blanche ?
Mélange de couleurs
Définition de spectre électromagnétique
C’est la gamme complète des ondes électromagnétiques, incluant les ondes radio, micro-ondes, infrarouges, lumière visible, ultraviolets, rayons X et rayons gamma.
Il représente l’ensemble des radiations électromagnétiques, classées selon leur longueur d’onde ou leur fréquence.
Définition du spectre d’émission
Le spectre d’émission est une représentation graphique ou visuelle des différentes longueurs d’onde de la lumière émise par une source.
Il montre les couleurs ou les fréquences spécifiques produites lorsque des atomes, molécules ou substances passent d’un état énergétique élevé à un état énergétique plus bas, émettant ainsi de la lumière.
Que se passe-t-il lors de l’émission
désexcitation du système avec retour vers un niveau d’E + stable
Quelle est la relation entre la fréquence v et la longueur d’onde ?
relation inverse
Que se passe-t-il quand la nature de l’élément influence la couleur ?
Distribution électronique varie
Qu’on fait J.Balmer et J.Rydberg ?
Equation qui décrit les λ expérimentalement observées
Valeur de la constante de Rydberg ?
1.09737 .10^7
Série de Balmer
n1 = 2 et n2 = 3,4, … (visible)
Série de Lyman
n1 = 1 et n2 = 2,3,4, …
Que font les électrons selon le modèle de Bohr ?
e- gravite autour du noyau sur une orbite.
1) Les e- occupent des régions privilégiées de l’espace
2) L’E des e- est quantifiée et + stable que l’ e- est caractérisé par un nombre quantique n petit
3) Le nbre d’ e- sur un niveau d’E est limité
Que se passe-t-il lorsqu’on passe d’un niveau d’énergie à un autre ?
Absorption et émission
Quelles sont les insuffisances du modèle de Bohr ?
N’expliquent pas la multiplication de certaines raies
➔ Il néglige les répulsions entre les e-
Théorie de Bohr est limitée aux ?
Théorie limitée aux hydrogénoïdes : Z > 1 mais ne possédant qu’1 e-
Quel est le premier électron qui réagit ?
e- de valence
Le principe d’incertitude d’Heisenberg
Impossible de connaitre avec précision à la x la vitesse et la position d’un corps
Orbitale atomique
Volume de l’espace où la possibilité des trouver un électron autour du noyau est des 95%
Que signifie le H dans l’équation de Schrodinger ?
H = opérateur math
-> ? que ressent e- par rapport au noyau
Que signifie le E dans l’équation de Schrodinger ?
Energie que ressent un e- par rapport à la charge + du noyau
Ψ = ? dans l’équation de schrodinger ?
Ψ = Fonction d’onde
→ Décrit le comportement de l’ e- proba. de présence d’un e-
quels sont les 4 nombre quantiques associés ?
n; l; m; ms
Que signifie n ?
Nombre quantique principal
[1, →
Que signifie l ?
Nombre quantique secondaire (azimutal)
0 ≤ 𝑙 ≤ 𝑛 − 1
Que signifie m ?
Nombre atomique magnétique
−𝑙 ≤ 𝑚 ≤ 𝑙
Que signifie ms
Nombre quantique de spin
+ 1⁄2 ou – 1⁄2
C’est quoi le principe de Hund ?
Occuper un max d’OA de même E
Configuration électronique ?
répartition des e- dans les ≠ niveaux électroniques, au sein des orbitales
Qui est plus réactif avec l’eau entre Li; Na; K; Rb; Cs ?
Réactivité avec l’eau : Li<Na<K<Rb<Cs
La périodicité repose sur quoi ?
Repose sur la valeur de Z
Justification dans la répartition des e- au sein de l’atome, surtout pour les e- de valence
Nombre de masse
Nombre entier sans unités; masse d’1 atome de C/12 -> uma
Masse atomique relative
moyenne de ce que pèse un e-, pas d’unité → a(X)/ uma
Masse molaire
Arel + g/mol avec Na (6.10^23 entités/mol)
Ions monoatomiques
Espèce chimique qui porte globalement une charge
Cation
Charge positive
Déficit d’électron
Anion
Charge négative
Excès d’électrons
Les gaz rares
Les gaz rares ont une configuration stable et donc aucune tendance à libérer ou capter des e-
➔ ne sont PAS des ions monoatomiques
Potentiel, énergie d’ionisation
E mise en œuvre pour arracher une mole d’e- à une mole d’atome (kJ/mol)
Electroaffinité
E libérée ou absorbée pour arracher un e- à un atome
E > O→E libérée
E> O → E absorbée
Définition de l’électronégativité
Tendance qu’à un atome à attirer un électron à lui tout en gardant les siens
Etage d’oxydation
Charge formelle que porte un atome et peut varier en fonction de la structure de l’espèce.
Rayon atomique
C’est la distance moyenne entre le noyau d’un atome et ses électrons externes.
Il est souvent mesuré en picomètres (pm) ou en angströms (Å).
Le rayon atomique varie à travers le tableau périodique en raison des changements dans la taille des atomes et de la distribution électronique.
