Constitution et transformations de la matière

⚗️ Physique-Chimie Seconde

Atomes, molécules, ions. Classification périodique. Transformations chimiques.

L'atome et son noyau

1. Structure de l'atome

L'atome est la plus petite particule d'un élément chimique. Il est constitué de :

Un noyau au centre, qui contient :

- Les protons (charge positive

\(+e\)

) - Les neutrons (pas de charge)

Un nuage électronique autour du noyau, qui contient les électrons (charge négative $$-e$$ )

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2. Notation symbolique

Un atome est noté : $$^A_Z X$$

$$Z$$ = numéro atomique = nombre de protons
$$A$$ = nombre de masse = nombre de protons + nombre de neutrons
Nombre de neutrons $$N = A - Z$$

Exemple : Le carbone

^{12}_6 C

possède 6 protons, 6 neutrons et 6 électrons.

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3. L'électroneutralité

Un atome est électriquement neutre : le nombre de protons est égal au nombre d'électrons.

\text{Nombre de protons} = \text{Nombre d'électrons} = Z

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4. Les ions

Quand un atome gagne ou perd des électrons, il devient un ion :

Cation (ion positif) : l'atome a perdu des électrons. Ex : $$Na^+$$
Anion (ion négatif) : l'atome a gagné des électrons. Ex : $$Cl^-$$

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5. La classification périodique

Les éléments sont classés par numéro atomique croissant dans le tableau périodique :

Chaque ligne = une période (même nombre de couches électroniques)
Chaque colonne = une famille (mêmes propriétés chimiques)
Les éléments d'une même colonne ont le même nombre d'électrons de valence

Les molécules et les transformations

Les molécules et les transformations chimiques

1. Les molécules

Une molécule est un assemblage d'atomes liés entre eux par des liaisons covalentes (mise en commun d'électrons).

Exemples courants : | Molécule | Formule | Composition | |----------|---------|-------------| | Eau | $$H_2O$$ | 2 hydrogène, 1 oxygène | | Dioxygène | $$O_2$$ | 2 oxygène | | Dioxyde de carbone | $$CO_2$$ | 1 carbone, 2 oxygène | | Méthane | $$CH_4$$ | 1 carbone, 4 hydrogène |

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2. La transformation chimique

Lors d'une transformation chimique :

Des réactifs sont consommés
Des produits sont formés
Les atomes sont conservés (ils sont réarrangés)
La masse totale est conservée (loi de Lavoisier)

\text{Réactifs} \rightarrow \text{Produits}

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3. Équilibrer une équation chimique

On place des coefficients stœchiométriques devant les formules pour que le nombre de chaque type d'atome soit le même des deux côtés.

Exemple : Combustion du méthane :

CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O

Vérification : 1C + 4H + 4O à gauche = 1C + 4H + 4O à droite ✓

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4. Espèces spectatrices

Certaines espèces chimiques sont présentes au début et à la fin sans être transformées : ce sont les espèces spectatrices. Elles n'apparaissent pas dans l'équation bilan.

Exercice 1 : Composition d'un atome

facile

L'atome de fer a pour notation $^{56}_{26}Fe$ . Déterminer le nombre de protons, de neutrons et d'électrons de cet atome.

Exercice 2 : Ions et charges

facile

L'atome de chlore ( $$Z = 17$$ ) forme l'ion chlorure $$Cl^-$$ . Combien d'électrons possède cet ion ? Justifier.

Exercice 3 : Équilibrer une équation

moyen

Équilibrer l'équation de combustion du propane : $C_3H_8 + O_2 \rightarrow CO_2 + H_2O$

Exercice 4 : Masse molaire

facile

Calculer la masse molaire de l'éthanol $$C_2H_6O$$ . Données : $$M(C) = 12$$ g/mol, $$M(H) = 1$$ g/mol, $$M(O) = 16$$ g/mol.

Exercice 5 : Classification périodique

moyen

Le sodium ( $$Na$$ , $$Z=11$$ ) et le potassium ( $$K$$ , $$Z=19$$ ) sont dans la même colonne du tableau périodique. Qu'ont-ils en commun ?

Exercice 6 : Quantité de matière

moyen

On dispose de 9,0 g d'eau ( $$H_2O$$ ). Calculer la quantité de matière correspondante. $$M(H) = 1$$ g/mol, $$M(O) = 16$$ g/mol.

QCM - Constitution de la matière

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