Chimie orga - Chap 1 Flashcards
Théorie de Démocrite
Notion d’atome
Théorie d’Aristote
- Matière constituée des 4 éléments
- Théorie fausse mais retenue pdt longtemps
Théorie de Newton & Boyle
Remettent à jour la théorie de l’atome
Définition atome
- La + petite unité d’un corps
- 10^-10 m = 1 Angstrom (Å)
- Noyau positif (10^-15 m) + cortège / nuage électronique négatif
- Contient essentiellement du vide
Expérience de Rutherford
- Expérience particules ⍺ à travers fine feuille d’or
- Prouve la structure atomique lacunaire
Nucléons
Protons + neutrons
Masse d’un atome
- On néglige masse des électrons
- Masse d’un atome = masse du noyau
Si l’atome est électriquement neutre, alors…
Nb d’électrons = nb de protons
Masse protons
1,67 . 10^-27
Charge protons
+ 1,6 . 10^-19
Masse neutrons
1,67 . 10^-27
Charge neutrons
0
Masse électrons
9,11 . 10^-31
Charge électrons
- 1,6 . 10^-19
Synonyme élément chimique
Nucléide
En indice de l’élément chimique
Son numéro atomique Z = nb de protons = nb d’électrons
En exposant de l’élément chimique
Son nb de masse A = nb de nucléons
Pour calculer nb de neutrons
N = A-Z
Notion d’isotope
- Z est constant mais N peut varier ce qui entraine une variation de A
- Isotopes présents dans la nature dans ≠ proportions : proportions isotopiques naturelles ou abondance relative des ≠ isotopes
Masse molaire
- Masse d’1 mole d’atomes
- En g.mol^-1
- M = A = moyenne pondérée par leurs abondances relatives des nb de masse des ≠ isotopes
1 mole
= 6,02.1023 atomes
= nb d’Avogadro = NA
= nb d’atomes de carbone dans 12 g de l’isotope 12
Modèle de Dalton
- Représentation en boule de billard (sphère pleine)
- Matière constituée d’atomes indivisibles
- Atome caractérisé par sa masse
- Atomes se combinent dans des proportions définies pour former des composés, ce qui traduit une formule brute
Lavoisier
- Loi de conservation : les atomes ne peuvent être ni créés, ni détruits
- Nomenclature chimique des atomes qui sert de base au système actuel
- L’élément chimique = substance simple n’étant susceptible d’être divisée par aucune méthode d’analyse connue
Modèle de Thomson
- Représentation en Plum Pudding
- Électrons sont distribués au sein d’une masse chargée positivement
Modèle de Rutherford
- Modèle planétaire de l’atome : Noyau = grosse masse fixe autour de laquelle gravitent les électrons sur ≠ orbites
- Pb : selon lois de la physique, l’électron devrait s’écraser sur le noyau
Modèle de Bohr
- Décrit l’état stationnaire de l’électron : il existe des orbites où l’électron n’émet ø de rayonnements ; orbites déterminées par la quantification du moment cinétique
- Modèle bien pour hydrogénoïdes (= avec 1 seul électron) mais ne tient pas compte de l’interaction entre électrons pour atomes polyélectroniques
Orbite
Niveau d’énergie déterminé
Spectre de raie
- Transitions électroniques entre les orbites s’accompagnent de l’émission ou de l’absorption d’une quantité définie d’énergie sous forme de lumière
- Raie de longueur d’onde λ correspond à une transition électronique entre 2 niveaux d’énergie
Couches concentriques K, L, M…
- Associées à un rayon r,
- Ne peuvent contenir au max que 2n2 d’électrons : K2L8M8
Couche de valence
= dernière couche
= contient électrons capables d’effectuer des liaisons chimiques
Incertitude d’Heisenberg
- Impossible de connaître avec précision à la fois la position et la vitesse de l’électron
- ΔxΔv ≥ h / (2πm)
Modèle quantique de l’atome
- Décrit en utilisant l’équation de Schrödinger = relation fondamentale de la mécanique quantique
- Fonction d’onde Ψ(n, l, m) définit un endroit où la probabilité de trouver l’électron d’un atome est maximale : c’est une OA = orbitale atomique
- OA font intervenir 3 nombres quantiques : n, l et m
Le nb quantique principal n
- Entier strictement positif
- Définit niv d’énergie = couche
- Jusqu’à n = 7 (de K à Q = lignes tableau périodique)
Le nb quantique secondaire l
- Entier tel que : 0 ≤ l ≤ n-1
- Définit la forme de l’orbitale ainsi que le sous-niveau d’énergie = sous-couche
- Énergie est quantifiée 2 fois : 1 fois sous forme de couche et 1 fois sous forme de sous-couche
Les sous-couches
- Si l = 0 → s
- Si l = 1 → p
- Si l = 2 → d
- Si l = 3 → f
Bloc s
Colonnes 1 et 2
Bloc d
Colonne 3 à 12
Bloc p
Colonne 13 à 18
Bloc f
Séries des lanthanides et des actinides
Le nb quantique magnétique m
- Entier compris entre -l et +l
- Quantifie le moment magnétique orbital de l’électron et définit l’orientation de l’orbitale dans l’espace
- Nb de solutions pour m permet de déterminer le nombre d’OA que possèdera la sous-couche
Le nombre quantique magnétique de spin ms
- Fait référence à la rotation de l’électron sur lui-même
- Il ne peut prendre que 2 valeurs : +1/2 (flèche vers le haut) et -1/2 (flèche vers le bas)
- ⚠️ Nombre quantique de spin ≠ spin s
Représentation graphique des OA : OAs
- 1 orbitale sphérique
- Proba de trouver électron à l’intérieur de la sphère est la même dans toutes les directions de l’espace
Représentation graphique des OA : OAp
- 3 orbitales p (px, py, pz) se composant de 2 lobes tangentiels séparés par un plan nodal
- NB : ordre des orbitales importe peu
Représentation graphique des OA : OAd
5 orbitales
Représentation graphique des OA : OAf
7 orbitales
Représentation énergétiques des OA
- Diagramme énergétique
- Au sein d’une même couche, les ≠ sous-couches n’ont pas exactement la même énergie.
- NB : + l’énergie d’un corps est faible, plus ce corps est stable
Règle de Klechkowski
- Remplissage des niveaux par énergie croissante (là où la somme n + l est minimale)
- Règle est empirique, elle ne s’appuie que sur l’expérience mais n’a réellement jamais été démontrée
Lacune électronique
OA ne contient ø d’électrons
Principe d’exclusion de Pauli
2 électrons d’1 OA possèdent des nb quantiques de spin ms ≠ DONC 2 électrons d’un même atome ne peuvent pas avoir leurs 4 nb quantiques identiques (Si même OA, seuls 3 identiques)
Règle de Hund
- Toutes les OA d’une sous-couche doivent contenir un électron de même nombre quantique magnétique de spin avant que l’une d’elles puissent contenir un doublet
- L’état fondamental d’un atome correspond à un maximum de spins parallèles
Valence
Nb d’électrons qu’il manque à l’atome pour saturer sa dernière sous-couche = nb de liaisons que peut faire l’atome dans son état fondamental
Couche de valence
- On sélectionne la ou les sous-couches pour laquelle le nb quantique principal n est le + grand et on ajoute s’il y a lieu la dernière sous-couche incomplète
- Cela permet d’identifier les électrons de valence
Classification de Dôberainer
Propose des triades de qq éléments
Classification périodique actuelle
- À partir du tableau de Mendeleïev
- Classement des éléments par numéro atomique Z croissant
- 7 lignes / périodes
- 18 colonnes
7 lignes / périodes du tableau périodique
- Éléments dont les derniers électrons se trouvent sur la même couche (même n)
- Éléments de masse atomiques voisines
18 colonnes du tableau périodique
- Éléments de même famille (ou groupe) chimique
- Couche de valence similaire donc des propriétés chimiques similaires)
Gaz rare
- Chimiquement inerte, couche de valence saturée
- Écriture abrégée fait référence au gaz rare qui précède l’élément
Énergie d’ionisation
- Énergie nécessaire pour arracher un électron à un atome pris à l’état gazeux (énergie de 1ère ionisation)
- Variations : → ↑
Rayon de covalence rc
- Moitié de la distance séparant les 2 noyaux d’une molécule diatomique homonucléaire
- Variations : ↓ ←
Affinité électronique
- Énergie mise en jeu (en générale négative) pour capturer un électron pour former un anion
- Halogènes ont une AE élevée
Électronégativité
- Capacité à attirer à lui un doublet de liaison partagé avec un atome de nature différente
- Variations : → ↑
Formes lactime et lactame de la thymine
Forme lactime + stable : doubles liaisons comme benzène (iminoalcool cyclique)
