PARTIE A : LA CHIMIE, SCIENCE DE LA

TRANSFORMATION DE LA MATIERE

13 semaines

CHAPITRE 2 : MATERIAUX ET ELECTRICITE

I Atomes et molécules1. Introduction

2. Structure de l’atome

3. Symbole et formule

II Les ions4. Définition

5. Calcul de la charge électrique

6. Solution ionique

7. Tests de reconnaissance

III L’électricité8. Dans les métaux

9. Dans les solutions ioniques

Conclusion du TP conduction électriqueTP - La conduction électrique :

les conclusions

Tous les solides ne conduisent pas l’électricité mais tous les métaux la conduisent.

Certaines solutions conduisent l’électricité.

I Les matériaux

1. Atome et molécule

L’histoire de l’atome s’étale sur près de 3000 ans !

On ne peut pas voir l’atome donc, depuis le XXème siècle, les hommes essaient de trouver le modèle le plus proche de la réalité : ces modèles successifs ne sont pas la réalité !

La matièreLa matière est constituée de molécules. Ces molécules sont l’assemblage d’atomes qui sont l’assemblage de particules élémentaires qui sont l’assemblage de quarks.

Matière Molécules

AtomesParticules élémentaires

Quarks

2. Structure de l’atome

• Un atome est constitué d’un noyau central entouré d’un nuage d’électrons (ou cortège électronique)

• La masse de l’atome est presque égale à la masse de son noyau

• Le noyau est 100 000 fois plus petit que l’atome.

La matière est essentiellement constituée de vide : elle est lacunaire.

Structure de l’atome bis• Le noyau possède une

charge électrique positive.

• Le nuage d’électrons

possède une charge

électrique négative.

• La charge du noyau est

égale à l’opposé de la

charge globale du nuage

électronique.

Un atome est électriquement neutre.

+7

-1-1

-1

-1-1

-1

-1

questionSi les atomes sont constitués de la

même façon (noyau+électrons) qu’est-ce qui diffère entre un atome de carbone et un atome d’oxygène ?

+6 +8

3. Symbole et formule

Il existe plus d’une centaine d’atomes différents dont 92 atomes naturels. Chaque atome possède un symbole.

A SAVOIR !

Elément Symbole

Carbone C

Hydrogène H

Oxygène O

Azote N

Fer Fe

Cuivre Cu

Chlore Cl

Sodium Na

Aluminium Al

Chaque molécule possède une formule qui indique quels sont les atomes qui la compose et dans quelles proportions.

RAPPEL

L’eau : H2O

Le méthane : CH4

L’acide éthanoïque : CH3COOH

Quelle est la composition des molécules suivantes ?

2 atomes d’hydrogène1 atome d’oxygène

4 atomes d’hydrogène1 atome de carbone

4 atomes d’hydrogène2 atome d’oxygène2 atomes de carbone

II Les ions

1. Définition

Un ion est un atome (ou une molécule) qui a perdu ou gagné des électrons.

Un ion possède une charge électrique positive ou négative.

2. Calcul de la charge électrique - écriture

+8

L’atome d’oxygène est électriquement neutre.

Charge de l’atome = +8 + (8 x (-1) = 0

Calcul bis

Charge totale = +8 + (10 x (-1) = -2

Sa charge totale change !

+8

L’atome d’oxygène peut gagner (lors d’une réaction chimique) 2 électrons…

+8

Calcul ter

Charge totale = -2

Sa charge globale n’est plus nulle => ce n’est plus un atome mais un ion !

+8

Il s’agit de l’ion oxyde que l’on note O2-

Exemple de l’atome de sodium

L’atome de sodium (Na) est électriquement neutre.

Charge de l’atome = +11 + (11 x (-1) = 0

+11

Calcul bis

Charge totale = +11 + (10 x (-1) = +1

Sa charge totale change !

L’atome de sodium peut perdre (lors d’une réaction chimique) 1 électron…

+11 +11

Calcul ter

Charge totale = +1

Sa charge globale n’est plus nulle => ce n’est plus un atome mais un ion !

Il s’agit de l’ion sodium que l’on note Na+

+11

ExemplesL’atome d’oxygène ( charge totale : 8(+) + 8(-) = 0 )

peut gagner 2 électrons et devenir

L’ion oxyde O2- ( charge totale : 8(+) + 10(-) = -2 )

L’atome de sodium ( charge totale : 11(+) + 11(-) = 0 )

peut perdre 1 électron et devenir

L’ion sodium Na+ ( charge totale : 10(+) + 10(-) = +1)

o Si l’indice vaut 1 on ne l’écrit pas !!!o On inverse signe et nombre !!!

3. Solution ionique

Une solution ionique s’obtient par dissolution d’un solide ionique (le soluté) dans un liquide (le solvant).

Une solution ionique est électriquement neutre.

Solvant (eau)

Solide ionique(sel de cuisine)NaCl

DISSOLUTION

Solution ionique d’eau salée

Na+ + Cl-

question

Quelle est la proportion des ions dans les solutions suivantes :Chlorure de fer II (FeCl2)Sulfate de zinc (ZnSO4)

Soude (NaOH)Hydroxyde de cuivre (CuOH)

Données : Fe2+ , Cl- , Zn2+ , SO42- , Cu2+ , OH-

Fe2+ + 2Cl- Zn2+ + SO4

2- Na+ + OH-

Cu2+ + 2OH-

4. Tests de reconnaissance

VOIR TP – Test d’identification des ions

III L’électricité

1. Dans les métaux

• Les métaux sont constitués d’atomes. Certains e- de ces atomes sont capables de se déplacer d’un atome à l’autre sous l’effet d’un champ électrique. Ce sont des electrons libres.

• Ce déplacement d’électrons est le courant électrique.

• Dans un circuit électrique, les e- libres se dirigent du – vers le + ( c’est l’inverse du sens conventionnel du courant )

2. Dans les solutions ioniques

MANIP : Le déplacement des ions

• Dans une solution ionique, le passage du courant est dû au déplacement des ions dans la solution.

• Les ions positifs se déplacent vers la borne – : ce sont les cations.

• Les ions négatifs vont vers la borne + : ce sont les anions.

EXERCICE