UNITE I. .

UNITE 2 : Acidité,basicité,pH

Objectifs :Notion d’atomes, ions, molécules , masse molaire

Etre capable :

Donner la définition des atomes, ions et molécules

Calculer la masse molaire d’un élément

PARTIE A : QUELQUES RAPPELS

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1 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A

I. Les atomes Un atome est constitué de 2 parties :

* Noyau: composé de protons (chargés positivement) et de neutrons (chargés

négativement)

* Cortège électronique composé d’électrons (chargés négativement)

Remarque : Les électrons gravitent autour du noyau

Dans un atome, il y a autant de charges positives que de charges négatives.

Donc, dans un atome, il y a autant de protons que d’électrons.

On dit alors qu’un atome est électriquement neutre.

Représentation simplifiée d’un atome :

On appelle Z numéro atomique : Nombre de protons

On appelle A nombre de masse : Nombre de protons et de neutrons

Exemples :

a. On considère l’atome de carbone : Z=6 et A=12. Donner le nombre de

protons, neutrons et d’électrons

Comme Z=6, il y a 6 protons dans le noyau

Comme A=12, 12=6+N donc N=12-6=6, il y a 6 neutrons

Comme un atome est électriquement neutre et comme il y a 6 protons alors

l’atome de carbone a 6 électrons.

b. On considère l’atome de Zinc : Z=30 et A=65. Donner le nombre de

protons, neutrons et d’électrons

Comme Z=30, il y a 30 protons dans le noyau

Comme A=65, 65=30+N alors N=65-30=35, il y a 35 neutrons

2 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A

Comme un atome est électriquement neutre, il y a 30 protons donc il y a 30

électrons.

II. LES MOLECULES

Une molécule est constituée d’atomes

Attention, la réciproque est fausse

Exemple : molécule de dioxygène O2

Très peu d’atomes restent seuls, mis à part les gaz appelés gaz nobles, et cherchent à se

combiner avec d’autres atomes pour former des molécules.

Définition : Les molécules sont des groupes d’atomes liés entre eux.

III LES IONS

En gagnant ou en perdant des électrons, les atomes se transforment en (particules

chargées) ions.

Remarques :

Cette perte ne touche pas le noyau de l’atome mais seulement le cortège électronique.

Exemples :

1. Cl, Br, I et F vont gagner un électron pour donner des ions :

Cl- : ion chlorure ; Br- : ion bromure

2. Na et Li vont perdre un électron pour donner des ions :

Na+ : ion sodium ; Li+ : ion lithium

DEFINITION :

Un ion est un atome ayant perdu ou gagné un ou plusieurs électrons

Un cation est un atome ayant perdu un ou plusieurs électrons, il est chargé positivement

Un anion est un atome ayant gagné un ou plusieurs électrons, il est chargé négativement

Exemple :

1. Br- : ion bromure est un ion négatif ou anion 2. Li+ : ion lithium est un ion positif ou cation

Exemples d’ions polyatomiques :

3 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A

Ion hydroxyde : OH-

Ion sulfate : SO42-

Ion nitrate NO3-

Ion carbonate : CO32-

Remarque : les ions chlorure, sodium… sont des ions simples ou monoatomique

IV. Classification périodique des éléments

1. Première classification

On peut placer ces différents éléments dans un tableau avec le numéro atomique

croissant :

H He

Li Be B C N O F Ne

Na Mg Al Si P S Cl Ar

2. Tableau de classification de Mendeleïev

Dimitri Mendeleïev (1834-1907) classa les éléments dans une table périodique fondée sur

les similitudes de leurs propriétés chimiques.

Les lignes horizontales du tableau sont appelées périodes.

Le numéro de la période correspondant au nombre de couches électroniques autour du

noyau décrit selon le modèle de Bohr.

Les colonnes verticales sont appelées groupes ou familles. Tous les éléments d’un même

groupe ont des propriétés chimiques très voisines.

Les colonnes IA et IIA constituent les métaux alcalins et alcalino-terreux très réactifs.

Exemple : réaction du sodium

Les colonnes IB à VIIB et VIII constituent les éléments de transition.

4 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A

La dernière colonne constitue une famille, la famille des gaz nobles ou rares.

L’avant dernière colonne de la classification constitue la famille des halogènes. Le chlore

(un constituant de l’eau de Javel), l’iode (un désinfectant), le fluor (un constituant des CFC

qui attaquent la couche d’ozone) sont tous des corps corrosifs.

En faisant les expériences, on remarque :

* sur une même colonne, les éléments ont les mêmes propriétés chimiques : nous

admettrons que les propriétés chimiques sont déterminées par la couche externe des

atomes

* sur une même ligne, le numéro atomique est croissant.

IV. Masse molaire

II- La masse molaire.

1)- Définition générale.

- La masse molaire d’une espèce chimique est la masse d’une mole de cette espèce chimique.

- On symbolise la masse molaire par M. La masse molaire s’exprime en g / mol.

2)- Masse molaire atomique.

- La masse molaire atomique est la masse d'une mole d'atomes de l'espèce considérée.

Dans la classification périodique, on donne les masses molaires atomiques des éléments chimiques en tenant compte des proportions naturelles de ses isotopes.

- Masse molaire atomique de l'élément carbone : M(C) = 12,0 g / mol.

- Masse molaire atomique de l'élément oxygène : M(O) = 16,0 g / mol.

- Masse molaire atomique de l'élément cuivre : M(Cu) = 63,5 g / mol.

5 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A

- Masse molaire atomique de l'élément cuivre : M(Cl) = 35,5 g / mol.

- Dans la nature, il y a 75 % de l’isotope 35 et 25 % de l’isotope 37.

3)- La masse molaire moléculaire.

- La masse molaire moléculaire est la masse d'une mole de molécules de l'espèce considérée.

- La masse molaire moléculaire s'obtient en faisant la somme des masses molaires atomiques des atomes qui constituent la molécule.

- Exemples :

- Déterminer la masse molaire moléculaire des espèces chimiques suivantes : H2O ; Cl2 ; H2SO4 et NH3.

- Masse molaire de la molécule d'eau :

- M ( H2O) = 2 M (O) + M (H)

- M ( H2O) ≈ 2 x 16,0 + 1 x 1,0

- M ( H2O) ≈ 18 g / mol

- Masse molaire du dichlore :

- M ( Cl2) = 2 M (Cl)

- M ( Cl2) ≈ 2 x 35,5

- M ( Cl2) ≈ 71,0 g / mol

- Masse molaire de l'acide sulfurique :

- M ( H2SO4) = 2 M (H) + M (S) + 4 M (O)

- M ( H2SO4) ≈ 2 x 1,0 + 1 x 32,1 + 4 x 16,0

- M ( H2SO4) ≈ 98 g / mol

- Masse molaire de l'ammoniac :

- M ( NH3) = M (N) + 3 M (H)

- M ( NH3) ≈ 1 x 14,0 + 3 x 1,0

- M ( NH3) ≈ 17 g / mol

6 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A

4)- Masse molaire ionique.

- La masse molaire ionique est la masse d'une mole d'ions de l'espèce considérée.

- On peut négliger la masse des électrons devant la masse du noyau d'un atome.

- La masse molaire d'un ion monoatomique est pratiquement égale à celle de l'atome correspondant.

- Exemples :

- M (Na +) ≈ M (Na)

- M (Cl -) ≈ M (Cl)

- Pour déterminer la masse molaire d'un ion polyatomique, on fait comme pour les molécules.

Élément chimique :

Nom Phosphore Oxygène Soufre

Symbole P O S

Masse molaire g /

mol 31,0 16,0 32,1

- Masse molaire de l'ion phosphate : PO43 - :

- M ( PO43 -) ≈ M (P) + 4 M (O)

- M ( PO43 -) » 1 x 31,0 + 4 x 16,0

- M ( PO43 -) ≈ 95,0 g / mol

- Masse molaire de l'ion sulfate : SO42 - :

- M ( SO42 -) ≈ M (S) + 4 M (O)

- M ( SO42 -) ≈ 1 x 32,1 + 4 x 16,0

- M ( SO42 -) ≈ 96,1 g / mol

III- Masse molaire et quantité de matière.

1)- Application 1.

7 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A

Calculer la quantité de matière contenue dans 28,0 g de fer métal.

Correction :

- Résolution :

- le fer métal a une structure atomique, il faut utiliser la masse molaire atomique de l'élément fer

- Dans les tables : M (Fe) ≈ 55,8 g / mol ≈ 56 g / mol.

- À 1 mole de fer métal correspond environ 56 g de fer métal

- À 1/2 mole de fer métal correspond environ 28 g de fer métal.

- On va utiliser un formalisme mathématique pour pouvoir résoudre tous les exercices du même type :

- Écriture symbolique :

Quantité de matière de l'espèce chimique considérée A

n (A) en mol

Masse molaire de l'espèce chimique considérée

M(A) en g / mol

Masse de l'espèce chimique considérée

m (A) en g

- On tire les relations :

m (A) = n (A) . M (A) (1) ou

n (A) = m (A)

(1') M (A)

- Quantité de matière de fer :

8 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A

n (Fe) = m (Fe)

M (Fe)

n (Fe) = 28,0

55,8

n (Fe) ≈ 0,502 mol

2)- Application 2.

- Calculer la masse de 0,500 mol de soufre

Données :

M (S) ≈ 32,1 g / mol ; mS ≈ 0,500 mol

Correction :

- On cherche la masse de soufre que l'on note : m S.

- Il faut utiliser les données (on donne la masse molaire et la quantité de matière : la relation à utiliser est celle qui lie ces trois grandeurs)

- Masse de soufre correspondant.

- m S = n S . M (S)

- m S ≈ 0,500 x 32,1

- m S ≈ 16,1 g

2)- Application 3.

- Calculer la quantité de

9 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A

matière d'eau n1 contenue dans un litre d'eau.

- On donne : la masse de un litre d'eau est m1 = 1,00 kg.

- L'eau a une structure moléculaire de formule H2O.

Correction :

- Masse molaire de la molécule d'eau :

- M ( H2O) = 2 M (O) + M (H)

- M ( H2O) ≈ 2 x 16,0 + 1 x 1,0

- M ( H2O) ≈ 18 g / mol

- Quantité de matière contenue dans un litre d'eau :

n 1 =

m 1

M (H 2 O)

n 1 =

1000

18

n 1 ≈ 56 mol

10 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A

Exercice 1 :

Déterminer le nombre de protons, d’électrons et de neutrons des atomes suivants :

2814Si; 42He; 94Be; 52

24Cr; 23892U

Exercice 2 :

Indiquer pour chaque molécule, le nom et le nombre de chaque atome

CO2 ; H20 ; H2SO4 ; C2H6

Exercice 3 :

Pour chacun des ions suivants :

Indiquer le nombre de protons, de neutrons et d’électrons :

Cl-; Cu²+; Mg²+

Exercice 4 :

L’acide sulfurique a pour formule H2SO4, le dioxyde de soufre SO2, le sulfate de cuivre CuSO4,

et le sulfure d’hydrogène H2S. Quel est l’élément commun à tous ces corps? Indiquer son

symbole et son nom.

Quel est l’élément commun à tous ces corps? Indiquer son symbole et son nom.

Exercice 5 :

Quel est l’élément qui dans la classification périodique, se trouve à l’intersection de la 2ème

colonne ?

Combien l’atome, correspondant à la définition précédente, possède-t-il d’électrons sur sa

couche externe?

Travaux dirigés 1 : Atomes, molécules et ionns

Lycée Pierre André Chabanne Année 2012-2013

CAP ATMFC

11 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A

Exercice 6 :

Compléter le tableau suivant :

NOM DES MOLECULES FORMULE BRUTE NOMBRE D’ATOMES DE

CHAQUE ELEMENTS

MASSE

MOLAIRE Dichlore Cl2

Tetrachlorure de carbone CCl4

Mono chloro méthane CH3Cl

Dioxyde de carbone CO2

Ammoniac NH3

Sulfure d’hydrogène H2S

Trichlorure

d’aluminium

AlCl3

Hydroxyde de calcium Ca(OH)3

Chlorure de potassium KCl

Nitrate de baryum Ba(NO3)2

Carbonate de calcium CaCO3

Saccharose

(sucre)

C12H22O11

Exercice 7

Un comprimé d’aspirine contient 500mg d’acide acétylsalicyclique de formule C9H8O4. On le

dissout dans 100mL d’eau.

1. Calculer la masse molaire de l’acide acétylsalicyclique

2. Quelle est la concentration molaire de l’acide acétylsalycyclique