Notions de Chimie G©n©rale - 1

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  • Notions de Chimie Gnrale - 1

    Jacques Moutte, Gochimie, Ecole des Mines de Saint Etienne, 2002, moutte@emse.frrdig et (pdf)is sous OpenOffice.Org, 2.0

    B. Composs, lments, atomes, .....................................................................................................................................................3B-1. Les lments.......................................................................................................................................................................................................... 3B-2. Mtaux et non-mtaux ..........................................................................................................................................................................................3B-3. Loi des proportions dfinies.................................................................................................................................................................................. 4B-4. La thorie atomique de Dalton.............................................................................................................................................................................. 4B-5. Les molcules sont des combinaisons d'atomes.................................................................................................................................................... 5B-6. Une introduction au systme de nomenclature.....................................................................................................................................................5B-7. La masse molculaire d'un compos est la somme des masses atomiques des atomes qui le constituent............................................................ 5B-8. L'essentiel de la masse d'un atome est concentre dans son noyau....................................................................................................................... 6B-9. Les atomes sont constitus de protons, de neutrons, et d'lectrons....................................................................................................................... 7B-10. La plupart des lments sont constitus de mlanges d'isotopes.........................................................................................................................8B-11. Le spectromtre de masse permet de dterminer les masses isotopiques............................................................................................................9

    C. La priodicit chimique des lments et le tableau priodique ...............................................................................................11C-1. Les ractions chimiques conduisent la formation de nouvelles substances......................................................................................................11C-2. Une quation chimique doit tre quilibre........................................................................................................................................................ 11C-3. Les lments peuvent tre rpartis en familles, suivant les similarits entre leurs proprits chimiques........................................................... 12C-4. Quand on liste les lments dans un ordre de numro atomique croissant, on voit apparatre une priodicit dans l'volution des proprits chimiques.................................................................................................................................................................................................................... 13C-5. Les lments d'une mme colonne du tableau priodique ont des proprits chimiques comparables...............................................................16C-6. Les lments s'ordonnent en Groupes 1 8, lments de transition, lanthanides et actinides............................................................................ 17C-7. Quelques accidents dans la priodicit................................................................................................................................................................20C-8. De nombreux atomes tendent produire des ions qui prsentent la configuration lectronique d'un gaz rare...................................................22C-9. Connatre les charges des ions permet d'crire des formules chimiques correctes............................................................................................. 23

    D. Les ractions chimiques............................................................................................................................................................24D-1. Les ractions d'oxydo-rduction mettent en jeu un transfert d'lectrons entre les espces................................................................................. 24D-2. Les tats d'oxydation peuvent servir quilibrer les quations des ractions d'oxydo-rduction.......................................................................26D-3. Dans une raction de combinaison, deux substances ragissent pour former un seul produit............................................................................27

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  • D-4. Quand ils sont solubles et qu'on les dissout dans l'eau, les oxydes de mtaux donnent des bases, et les oxydes de non mtaux donnent des acides...........................................................................................................................................................................................................................30D-5. Ractions de dcomposition: une substance est dcompose en au moins deux substances plus simples.........................................................32D-6. Dans une raction de remplacement simple, un lment d'un compos est remplac par un autre.................................................................... 32D-7. On peut classer les mtaux suivant une chelle de ractivit relative, en utilisant des ractions de remplacement simple............................... 33D-8. L'ordre de ractivit des halognes est F2 > Cl2 > Br2 > I2............................................................................................................................... 33D-9 Dans une raction de remplacement double (= substitution couple), les anions et cations de deux composs ioniques s'changent pour former de nouveaux composs.................................................................................................................................................................................... 34D-10 Les noms des oxyacides et des anions correspondants sont bass sur les tats d'oxydation..............................................................................37

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  • B. Composs, lments, atomes, ...B-1. Les lments

    Les lments sont les plus simples des substances. La plupart des substances qu'on rencontre dans la nature sont des mlanges. Exemple: l'air est un mlange, constitu essentiellement d'azote (78 %) et d'oxygne (22 %), et de teneurs plus faibles en argon, vapeur d'eau, CO2. La plupart des substances peuvent tre dcomposes en substances de composition plus simple.Toute substance qui ne peut tre dcompose en substances plus simples est appele lment.On pourra ainsi distinguer des substances 'lmentaires' et des substances 'composes'.De nombreuses substances qui taient considres, jusqu'au dbut du dix neuvime sicle, comme des lments, du fait qu'on ne disposait pas de techniques pour les dcomposer, se sont ensuite rvles tre des substances composes.La prsente dfinition d'un lment est oprationnelle, mais on la remplacera bientt par une dfinition plus moderne: un lment est une substance qui comporte uniquement des atomes de mme nature chimique, c'est dire de mme charge nuclaire.On connat au total 108 lments chimiques.Certains lments sont trs rares. Environ 40 lments constituent 99.99 % de l'ensemble des substances prsentes dans la nature. 10 lments constituent 99 % de la masse totale crote terrestre + ocans + atmosphre.

    B-2. Mtaux et non-mtaux Les lments sont rpartis en deux grandes classes: les mtaux et les non-mtaux.Les mtaux se caractrisent par leur clat particulier ('clat mtallique'), leur facilit de mise en forme, leur mallabilit; ils sont en gnral bon conducteurs de l'lectricit.Les trois quarts des lments sont des mtaux. Ils sont tous ( l'exception du mercure) solides la temprature ambiante.Les non mtaux ont des proprits plus varies que les mtaux. La moiti d'entre eux sont, pris l'tat pur en conditions de pression et temprature ambiante, des gaz, les autres des solides ( l'exception du brome, qui est liquide 20C). Les non mtaux sont mauvais conducteurs de l'lectricit et de la chaleur, et ne sont pas faciles mettre en forme, en feuille ou en fil, comme les mtaux.Plusieurs non-mtaux existent en condition naturelle sous la forme d'une association de deux atomes: ce sont des molcules diatomiques comme H2 , N2 , O2 , F2 , Cl2 , I2.

    B-3. Loi des proportions dfiniesDans une substance compose donne, les proportions entre les masses des diffrents lments constitutifs sont constantes, quelle que soit la manire dont a t forme cette substance.Par exemple, si on prpare du sulfure de calcium en chauffant du calcium mtal en prsence de soufre, et si on analyse le produit obtenu, on trouvera toujours 55.6 % en poids de calcium et 44.4 % en poids de soufre.

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  • On obtiendra toujours ces proportions, quelles que soient les conditions de prparation (par exemple, beaucoup de Ca et peu de S, ce qui donnera, la fin de la raction, du calcium encore prsent, ou bien peu de Ca et beaucoup de S, qui donnera le rsultat inverse).

    B-4. La thorie atomique de Dalton

    Dalton, instituteur cossais, propose, en 1803, une thorie qu'on peut prsenter, en language actuel, selon les termes suivants:a. La matire est compose de petites particules indivisibles, les atomes (in- scable = a- tome);b. Les atomes d'un lment