Structure de latomeStructure du noyau atomiqueActivit 1

1. Structure de latome

noms

reprsentation (symbole)

masse (u.m.a)

charge (coulomb)

proton nuclons neutron1 0

1 1

p ou p+

1,0073

+ 1,602.10-19 (note : + e) 0 1,602.10-19 (note : e)

n , n0 ou n

1,0087

lectron

e-

0,000549

Les charges lectriques + e est e sont appeles charges lectriques lmentaires . Document 1 : Les particules lmentaires

Z lectrons A=Z+N Nuclons

Noyau

Cortge lectronique

Atome

Document 2 : Le modle de latome

1.

En utilisant le tableau des particules lmentaires et le modle de latome, complter le texte suivant :

11

Structure de latome

Les particules lmentaires des atomes sont les..., les..... et les... Dans le noyau se trouvent les... et les. Ils sappellent ... Le noyau atomique est charg ... Autour de lui, les... voluent dans le vide. Latome tant lectriquement neutre, le nombre des lectrons est gal au nombre des ... Le nombre de masse A est gal au nombre des... 2. 3. Pourquoi le noyau atomique est-il charg positivement ? Pourquoi latome est-il lectriquement neutre ?

2. Structure du noyau atomique et structure de latome

Le modle suivant est celui de latome dhlium.

Lgende : lectron : proton : neutron :

Document 3 : Modle de latome dhlium

4. 5. 6.

Prcisez la composition et la charge du cortge lectronique de cet atome. Prcisez la composition et la charge de son noyau. Quelle est la charge lectrique globale de cet atome ? Pourquoi ?

12

Structure de latome

3. Reprsentation conventionnelle des diffrentes sortes datomes

Chaque sorte datomes est appele nuclede. On la reprsente conventionnellement comme suit :

A Z

X

X : symbole de llment chimique auquel appartient latome A : nombre de nuclons, appel nombre de masse Z : nombre de protons, appel nombre de charge (gal au numro atomique) Le nombre de neutrons, not N, est donn par la relation : N = A Z

7. 8.

Reprsentez latome de magnsium sachant quil peut comporter 12, 13 ou 14 neutrons. Calculez la masse dune mole datomes naturels, si le pourcentage du premier est 78,73 %, du deuxime est 10,10 % et du troisime 11,17 %. Pourquoi la masse atomique molaire dun lment chimique nest-elle pas toujours un nombre entier ?

9.

10. Pourquoi le nombre de masse A est-il toujours un nombre entier ?

4. Les isotopes

11. Observez les trois modles atomiques suivant :

a) Le protium

b) Le deutrium

c) Le tritium

Document 4 : Les atomes de protium, deutrium et tritium sont les trois isotopes de llment chimique hydrogne

13

Structure de latome

12. Remplissez le tableau suivant :

particules du noyau protium

nombre de masse A

nombre dlectrons

deuterium

tritium

13. Reprsentez conventionnellement les atomes a, b, c. 14. O se trouve concentre la masse de latome ? 15. Quappelle-t-on lment chimique ? 16. Quappelle-t-on isotopes dun lment chimique ? 17. Que dire du nombre de protons et du nombre dlectrons des isotopes dun lment chimique ? 18. Pourquoi les isotopes dun lment chimique ont-ils des nombres de masse diffrents ?

5. Modification des atomes

19. Quobtient-on si un atome subit : a) un changement du nombre des protons ? b) un changement du nombre des neutrons ? c) un changement du nombre dlectrons ? 20. Parmi les ractions, a, b et c, lesquelles sont nuclaires ? 21. Est-il possible que des atomes dun mme lment chimique diffrent par : a) le nombre de protons ? b) le nombre de neutrons ? c) le nombre dlectrons ?

14

Structure de latome

6. Dtermination du nombre des particules lmentaires de certains atomes

22. Remplissez le tableau suivant en utilisant la classification priodique des lments chimiques.

Symbole

U

Si

Nombre de protons

8

17

Nombre de neutrons

6

9

10

20

14

Nombre de masse

238

16

17

27

200

Numro atomique

12

13

Nombre dlectrons

8

82

15

Structure de latome

Structure lectroniqueActivit 2

1. Rpartition des lectrons par couches lectroniques Energie K L M N O P Q

E l e c t r o n s A=Z+N Nuclons

n=1 Noyau

2

3

4

5

6

7

Cortge lectronique

Atome

Document 1 Les lectrons du cortge lectronique sont rpartis en couches lectroniques. A chaque couche correspond un niveau dnergie. Une couche lectronique est dsigne, soit par un nombre n appel nombre quantique principal (n = 1, 2, 3), soit par une lettre (K, L, M).

1. 2. 3. 4.

De quelles particules est constitu le cortge lectronique ? Quel est le point commun des lectrons appartenant une mme couche lectronique ? A quelle couche correspond le niveau dnergie le plus bas ? Quel est le nombre maximum dlectrons (donn par 2 n2) dans les trois premires couches lectroniques ?

16

Structure de latome

5.

Remplissez le tableau suivant : couche atomique lettre nombre quantique principal

sens de lnergie croissante

nombre maximum dlectrons

n = . .. lectrons

n = . .. lectrons

n = . .. lectrons

6. 7. 8. 9.

Observez les structures lectroniques des atomes reprsents (document 2). Combien de couches lectroniques sont occupes dans les atomes schmatiss (document 2) ? Pour chaque atome, prcisez le nombre total dlectrons ainsi que la rpartition de ces lectrons par couche. Lesquels de ces atomes ont une couche externe sature ?

10. La structure lectronique du potassium peut se reprsenter ainsi : K2, L8, M8, N1. Ecrivez-les structures lectroniques de lhydrogne, de lhlium, du fluor, du non et de largon.

17

Structure de latome

Couche M (n = 3)

Couche L (n = 2)

Couche K (n = 1)

Reprsentation des trois premires couches lectroniques, avec le nombre de places disponibles pour les lectrons (pour les premiers lments)

H (Z = 1)

He (Z = 2)

Structures lectroniques de lhydrogne et de lhlium

F (Z = 9) Ne (Z = 10) Structures lectroniques du fluor et du non

Ar (Z = 18) K (Z = 19) Structures lectroniques de largon et du potassium

Document 2

18

Structure de latome

2. Structure lectronique des atomes des premires priodes

Observez le tableau ci-dessous. Notez que les lectrons de la couche L sont rpartis en paires (ou doublets lectroniques) et en lectrons clibataires. Il en est de mme pour les 8 premiers lectrons de la couche M. La raison de cette rpartition vous sera fournie ultrieurement. 1er niveau lectronique K (satur 2 lectrons) 2me niveau lectronique L (satur 8 lectrons)

Atomes

Z

Hydrogne

1

1 lectron

Hlium

2

2 lectrons

Lithium

3

Bryllium

4

Bore

5

Carbone

6

Azote

7

Oxygne

8

Fluor

9 10

Non

11. En quoi les structures lectroniques de lhlium et du non se ressemblent-elles ? 12. Quy a-t-il de commun entre les structures du premier et du deuxime lment chimique ? Dans quelle priode de la classification priodique se trouvent-ils ? 13. Quy a-t-il de commun entre les structures lectroniques du 3me, 4me, 5me, 6me, 7me, 8me, 9me et 10me lment chimique ? Dans quelle priode de la classification priodique se trouvent-ils ? 14. Quelle conclusion pouvez-vous tirer concernant le numro de la priode et le nombre des couches lectroniques ? 15. Ralisez un tableau similaire pour les atomes de la 3me priode. 16. Quel point commun possdent les structures lectroniques du Li et du Na dune part, du Ne et de lAr dautre part ?

19

Structure de latome

17. Quelle conclusion pouvez-vous tirer concernant le numro du groupe et le nombre des lectrons dans la couche externe ?

3. Reprsentation de Lewis :

Exemples de reprsentations de Lewis : N : Ne :

H

H:

Li

18. Quels sont les seuls lectrons pris en compte dans la reprsentation de Lewis ? 19. Donnez la reprsentation de Lewis des atomes suivants : bore, carbone, oxygne, fluor, sodium, aluminium, soufre.

20

Structure de latome

Rsum de coursRsum de cours

Chaque atome est lectriquement neutre. Au centre de latome se trouve le noyau charg positivement. Autour de lui, les lectrons chargs ngativement voluent dans le vide. Le nombre des lectrons est appel numro atomique. Le noyau est constitu de particules appeles nuclons : Les protons positifs et les neutrons. Le nombre de protons est gal au nombre des lectrons du cortge lectronique. Il est appel nombre de charge. Il est not Z. Le nombre des nuclons (protons + neutrons) est appel nombre de masse. Il est not A. Le nombre de neutrons N est donn par la relation : N=AZ Lensemble des atomes (ou ions) ayant le mme nombre de masse A et le mme nombre de charge Z constitue un nuclide. Lensemble des atomes (ou ions) ayant le mme nombre de charge Z (mais pas ncessairement le mme nombre de masse A) constitue un lment chimique. Les isotopes dun lment chimique ont le mme nombre de charge Z, mais pas le mme nombre de masse A. Ils ont donc le mme nombre de protons, mais pas le mme nombre de neutrons. Les lectrons dun atome sont rpartis par niveaux dnergie autour du noyau. Ces niveaux (appels aussi couches lectroniques ) sont caractriss par leur nombre quantique principal n (n = 1, 2, 3, ) ou la lettre correspondante K, L, M. La rpartition des lectrons dans les diffrentes couches suit trois rgles : une couche lectronique de nombre quantique principal n peut contenir au plus 2 n2 lectrons ; les lectrons se placent dans les couches par niveau dnergie croissant ; le remplissage des couches L, M et N ne peut commencer que lorsque la couche prcdente contient 8 lectrons (2 seulement pour la couche K).

21

Structure de latome

Classification priodiqueActivit 3

Dimitri Mendlev est n en 1834 Tobolsk en Sibrie. Il a fait ses tudes Saint-Ptersbourg. A 25 ans, il vient travailler Heidelberg avec Kirchhoff et Bunsen. Un an plus tard, il assiste au fameux congrs de Karlsruhe et la mise au point des connaissances qui sy est effectue sera dterminante pour ordonner ses ides.

En 1867, il est nomm professeur luniversit de Saint-Ptersbourg o il enseigne la chimie minrale. Il travaille alors ses Principes de Chimie qui paraissent entre 1868 et 1871. Cest pendant cette priode quil conoit la premire version de sa classification priodique qui fut prsente le 6 mars 1869 devant la socit chimique russe. Cette classification (on disait alors tableau de Mendlev) fait lobjet de la figure cdessous (document 1). Les lments y sont classs par masses atomiques molaires croissantes. Suivez dans une colonne au choix laugmentation de cette masse atomique molaire.

Les lments dont les proprits sont semblables ou voisines apparaissent dans des lignes avec leur masse atomique molaire. On a mis en vidence du lithium (Li = 7) au csium (Cs = 133) les mtaux alcalins, du fluor (F = 19) liode (I = 127) les halognes, mais vous trouverez galement les lments de la famille de loxygne (O, S, Se, Te) et de celle de lazote (N, P, As, Sb, Bi). Pour parvenir ce rsultat, il a du faire preuve dimagination et il na pas hsit devant quelques acrobaties . Cest ainsi que Mendlev laissa quelques blancs correspondant des lments inconnus lpoque, quil modifia certaines valeurs de masses atomiques molaires, mais surtout quil fut amen faire des inversions. Par exemple liode (I = 127) aurait d se placer avant le tellure (Te = 128) mais les proprits chimiques imposent sans aucune discussion de mettre liode dans la ligne des halognes (F, Cl, Br, I).

Cette classification nest pas pour le chimiste actuel entirement satisfaisante : par exemple, les mtaux alcalino-terreux sont spars (bryllium et magnsium dune part, calcium, strontium et baryum dautre part) et le plomb (Pb = 207) nest pas classer avec ces trois derniers mtaux. Remarquez galement la valeur 116 g . mol-1 comme masse atomique molaire de luranium ; elle est fausse dun facteur 2 puisquelle est en fait voisine de 238 g . mol-1.

Cette premire classification rencontra peu de succs ; elle passa presque inaperue des milieux scientifiques. Mendlev en proposa une seconde version amliore en 1871 ; elle est prsente selon la manire actuelle : cest dans une ligne que les lments se succdent par masses atomiques molaires croissantes. L encore, il trouva peu dcho. Mais il avait fait des prvisions. Il avait annonc, droite de laluminium, un lment de masse molaire atomique 68 g . mol-1 (ekaaluminium) et, droite du silicium, un lment de masse atomique molaire de 70 g . mol-1 (ekasilicium). Ces lments manquants seront dcouverts avec les proprits prvues : le premier en 1875 par le chimiste franais Franois Lecoq de Boisbaudran, qui lui donnera le nom de gallium (Ga) et le second, en 1896, par lAllemand Winckler, qui le nommera germanium (Ge). Dautres lments inconnus seront ensuite mis en vidence, compltant la classification.

Cest alors le succs et la clbrit pour Dimitri Mendlev. Son ide de dpart quil existe un moyen de classer tous les lments chimiques et dobtenir une priodicit des proprits nest plus discute.

22

Structure de latome

Peut-tre avez-vous remarqu que la classification de Mendlev ne comporte pas de gaz rares. Ceux-ci tait en effet inconnus : ils furent dcouverts partir de 1894 grce aux travaux de lAnglais Lord Rayleigh et surtout de lEcossais William Ramsay. Cest ce dernier qui, observant linertie de ces gaz, eut lide de crer pour eux une nouvelle colonne dans la classification priodique. Puis dans les annes 1910, les travaux de Niels Bohr, Ernest Rutherford et Henry Moseley conduisirent la notion de nombre de charge Z. Les lments furent alors classs par nombres de charge croissants (on dit aussi numros atomiques croissants) pour obtenir la classification priodique moderne. Si lon ralisait aujourdhui une classification par masses atomiques molaires croissantes, on aurait quatre inversions : argon et potassium, cobalt et nickel, iode et tellure, proactinium et thorium. Mais les travaux de Mendlev (qui bien que ne connaissant pas cette notion de nombre de charge Z nen tait pas moins parvenu une classification trs labore) ne nous en apparaissent que plus remarquables. Pour lui rendre lhommage qui lui est d, les chimistes qui, en 1955, ont dcouvert llment de nombre de charge Z = 101 ont dcid de donner ce dernier le nom de Mendelevium.

H=1 Be = 9,4 B = 11 C = 12 N = 14 O = 16 F = 19 Na = 23 Mg = 24 Al = 27,4 Si = 28 P = 31 S = 32 Cl = 35.5 K = 39 Ca = 40 ? = 45 ? Er = 57 ? Yt = 60 ? In = 75,6

Li = 7

Ti = 50 V = 51 Cr = 52 Mn = 55 Fe = 56 Ni = Co = 59 Cu = 63,4 Zn = 65,2 ? = 68 ? = 70 As = 75 Se = 79,4 Br = 80 Rb = 85,4 Sr = 87,6 Ce = 92 La = 94 Di = 95 Th = 118 ?

Zr = 90 Nb = 94 Mo = 96 Rh = 104,4 Ru = 104,4 Pb = 106,6 Ag = 108 Cd = 112 Ur = 116 Sn = 118 Sb = 122 Te = 128 ? I = 127 Cs = 133 Ba = 137

? = 180 Ta = 182 W = 186 Pt = 197,4 Ir = 198 Os = 199 Hg = 200 Au = 197 ? Bi = 210

Ti = 204 Pb = 207

Le premier tableau de Mendlev (prsent en 1869)(Les nombres indiqus sont les masses molaires atomiques telles quelles taient connues lpoque)

Document 1 : La vie de Mendlev et sa classification 1. 2. 3. Suivant quels principes Mendlev a-t-il bti sa construction ? Citez quelques diffrences qui existent entre la classification de Mendlev et la classification moderne ? Quelle particularit relve-t-on dans la classification priodique moderne (documents 2 et 3) en comparant les masses atomiques molaires des lments dont les numros atomiques sont 18 et 19, 27 et 28, 52 et 53, 90 et 91 ? Trouvez une explication. Pourquoi la classification priodique de Mendlev a-t-elle eu plus de succs que les autres ?

4.

La classification priodique moderne a deux modes de reprsentation court (en 8 colonnes document 2) et long (en 18 colonnes document 3). Vous connaissez le mode de reprsentation court et vos condisciples de France utilisent le mode de reprsentation long. Le rangement des lments chimiques est diffrent mais les rgularits sont identiques. A noter que le mot groupe est parfois utilis (en Bulgarie) pour dsigner les lments chimiques dune mme colonne

23

Structure de latome

24 Document 2 Variante A : mode de reprsentation court

Structure de latome

25 Variante B : mode de reprsentation long Document 3

Structure de latome

5.

Dans les deux variantes A et B, les lments chimiques sont rangs : selon le nombre des lectrons de valence ? selon le nombre des protons (nombre de charge) ? selon le nombre de masse ? selon le nombre de neutrons ?

Soulignez la bonne rponse. 6. Comparez le nombre des priodes ainsi que les lments chimiques qui appartiennent chaque priode des deux variantes A et B. il y a une diffrence ; il ny a pas de diffrence.

Soulignez la bonne proposition.

26

Structure de latome

27

Document 4 : La classification priodique et la structure lectronique des lments les plus simples

Structure de latome

*Dans chaque cas a t reprsent le symbole de llment, accompagn du nombre de charge (en bas gauche du symbole) et du nombre de masse (en haut gauche) de lisotope le plus abondant dans la nature, ainsi que la structure lectronique. Ds que la rpartition des lectrons se complique, seul le dernier niveau occup est reprsent.

7.

Combien de couches lectroniques possdent les lments chimiques qui se trouvent la premire , la seconde, la troisime, la quatrime et la cinquime ligne ? A quelle priode appartiennent-ils respectivement ? Combien dlectrons externes possdent les lments chimiques qui se trouvent dans la premire, deuxime, troisime, quatrime, cinquime, sixime, septime, huitime colonne ? Dans quels groupes ou famille se trouvent-ils ? Quelle conclusion en tirez-vous ? Pourquoi les lments chimiques appartenant au mme groupe ont-ils des proprits chimiques semblables ?

8.

9.

numro symboles des lments nombre des lectrons du groupe chimiques de ce dans la couche groupe externe famille des mtaux alcalins famille des mtaux alcalino-terreux famille des halognes famille des gaz nobles

reprsentation de Lewis dun atome de la famille

Les uranides (ou transuraniens) sont les lments de numro atomique suprieur 92. Ils dbutent par le neptunium. Jamais rencontrs dans la nature ils ont t fabriqus lors de certaines ractions nuclaires ; ce sont des lments artificiels.

10. Remplissez le tableau suivant en vous aidant de la classification priodique.

priode lanthanides actinides uranides de de de

numros atomiques des lments

11. Pourquoi, dans le tableau prcdant, ne vous demande-t-on pas dindiquer le dernier numro atomique des uranides ?

28

Structure de latome

12. En utilisant les deux modes de reprsentation de la classification priodique (documents 2 et 3), prcisez ce que reprsentent respectivement les flches et les cases colores en vert, rouge et bleu des tableaux cidessous (document 5). Vous utiliserez les expressions suivantes : lments stables , lments donneurs dlectrons (ou mtaux) et lments capteurs dlectrons (ou non mtaux) . I 1 II III IV V VI VII VIII

2

3

4

5

6

7

Variante A

A I 1 2 3 4 5 6 7

A II

B III

B IV

B V

B VI

B VII

B VIII

B I

B II

A III

A IV

A V

A VI

A VII

A VIII

Variante B

Document 5 : Les diffrentes tendances des atomes pour se stabiliser

29

Structure de latome

Rsum de coursRsum de cours

Dans la classification priodique, les lments sont classs par nombres de charge Z croissants. Une nouvelle priode est utilise chaque fois que le remplissage lectronique fait intervenir une nouvelle couche. Les lments dont les atomes ont la mme structure lectronique externe sont dans une mme colonne et possdent des proprits chimiques voisines : ils constituent une famille (ou un groupe). Le numro du sous-groupe principal dans lequel se trouve llment vis est gal au nombre des lectrons de la couche lectronique externe de latome. Le numro de la priode dans laquelle se trouve llment vis est gal au nombre des couches lectroniques du cortge lectronique de latome.

30

Structure de latome

La liaison chimiqueActivit 4

1. Les rayons atomiques et ioniques

Document 1 : Rayons atomiques et ioniques(Le tableau indique des rayons atomiques et ioniques en nm)

1. 2. 3.

Que reprsentent les cercles en trait plein ? Que reprsentent les cercles en pointills ? Pourquoi les ions positifs sont-ils plus petits que les atomes correspondants et les ions ngatifs plus gros que ceux-ci ? Donnez le schma atomique ou ionique de latome de potassium K, de lion K+ et de lion S2-.

4.

31

Structure de latome

2. La transformation des atomes en ions et des ions en atomes.

Exprience

Raction entre le fer et les ions Cu2+. a. On mlange la poudre de fer la solution de sulfate de cuivre. b. Aprs agitation, la solution est devenue incolore : le fer sest recouvert de cuivre. c. Filtration. d. Par addition dhydroxyde de sodium dans le filtrat, un prcipit vert dhydroxyde de fer (II), de formule Fe(OH)2, apparat. Cela prouve que la solution incolore contient des ions Fe2+. Document 2

Observons les rsultats de lexprience (document 2). Dune part, les ions Cu2+ se transforment en atomes Cu, par gain de 2 lectrons : Cu2+ + 2eCu

Dautre part, les atomes de fer se transforment en ions Fe2+, par perte de 2 lectrons. On crit : Fe (On pourrait galement crire : Fe 2ela seule tre utilise actuellement.) Fe2+ + 2e-

Fe2+, mais lautre criture, bien plus pratique et bien plus logique, est

Ces deux transformations ne peuvent avoir lieu lune sans autre. On les appelle demi-ractions lectroniques. La raction chimique est la somme membre membre de ces 2 demi-ractions : Cu2 + 2eFe Cu + Fe + 2e2+

Cu Fe2+ + 2eCu + Fe2+ + 2eCu + Fe2+

On obtient finalement : Cu2+ + Fe

32

Structure de latome

Remarque importante : Le nombre des lectrons librs par lune des 2 demi-ractions est gal au nombre dlectrons capturs par lautre. Par exemple, en prsence dions argent Ag, le mtal zinc se couvre dargent mtallique et se transforme en ions Zn2+. Les demi-ractions correspondantes scrivent : Ag+ + eZn Ag Zn2+ + 2e-

Pour crire lquation de la raction, il faut doubler les coefficients de la premire demi-quation afin de faire apparatre la capture de 2 e-. 2Ag+ + 2e- 2Ag Zn 2Ag+ + Zn Zn2+ + 2e2Ag + Zn2+

5. Compltez les demi-quations lectroniques suivantes : Na . Ca . P . 6. Na+ Ca2+ P3- S2- .. N3- . Cl- .. S N Cl ...

Exprimez par des demi-quations lectroniques, la transformation de : : : : : : :

F en FMg2+ en Mg O en O2Al en Al3+ B3+ en B K en K+

3. Les liaisons chimiques (liaison covalente et liaison ionique)

Soient les liaisons chimiques suivantes : a. b. c.A+A A+B: :C + C: :D+ D:

A :A A :B: : C :: C :

(ou A A) (ou A B)

(ou C = C)(ou D D)

d.

: D ::: D : && A : C : && A

e.

2A + C : E + B:

(ou A

C) A

f.

E+ +:B:

(ou E+ + B-)

Notons quune paire dlectrons mise en commun par 2 atomes peut-tre reprsente par un trait qui les relie : A A. Une liaison polarise est reprsente par un trait flch en son milieu : A B.

33

Structure de latome

Remarque : Si la paire dlectrons mise en commun par les atomes A et B est donne par le mme atome A, la liaison nest plus une liaison covalente. Elle est reprsente par une flche : A B. Cest le cas de la liaison qui stablit entre latome N de NH3 et lion H+ pour former lion NH + (par : H3N : + H+ 4 H3N H+).

7. 8. 9.

Quelle diffrence existe-t-il entre les cas a et c, a et d, c et d, a et b, b et f ? Quel point commun prsentent ces mmes cas ? Quel est le point commun des cas a, b, c d et e ?

10. Quelle diffrence existe-t-il entre les cas a, b, c d et e et le cas f ? 11. Quelles molcules sont polaires ? Ecrivez les charges partielles. 12. Existe-t-il des substances non molculaires ? Donnez des exemples. 13. Substituez aux lettres A, B, C, D et E les symboles des lments chimiques convenables, sachant que la lettre A reprsente un lment chimique nayant quune seule couche lectronique et que les lettres B, C, D, E reprsentent des lments ayant deux couches lectroniques.

34

Structure de latome

Rsum de coursRsum de cours

Liaisons chimiques

Liaison covalente Mise en commun de un ou de plusieurs doublets lectroniques

Liaison ionique Transfert dlectrons dun atome un autre

Selon le nombre de doublets lectroniques

Selon llectrongativit des atomes non polarise polarise

multiple

simple

triple

double

35

Structure de latome

Substances cristallinesActivit 5

1. Les caractristiques des trois tats physiques de la matire

Document 1 : Caractristiques des trois tats

1.

Observez le schma et compltez les cases du tableau par oui ou non.

tat physique

volume propre

forme propre

solide

liquide

gazeux

36

Structure de latome

2. Les changements dtat physique

Solide

Liquide

Gaz

Document 2 : Changements dtat physique dun corps pur

2.

Ecrivez les noms des diffrents changements dtat physique au-dessus des flches.

3. Les structures mtalliques et ioniques

a) Mtal

b) Sous leffet dune force

c) Solide ionique

d) Sous leffet dune force

Document 3 : Structures mtalliques et ioniques Dformations subies sous leffet dune force

3.

Observez les figures a, b, c, d. Comparez les changements de structure subis par un mtal et un solide ionique sous leffet dune force (figures b et d). Dans quel cas la structure est-elle modifie ?

4.

37

Structure de latome

5. 6.

Dans quel cas la liaison chimique est-elle affecte par leffet de la force ? Expliquez pourquoi les mtaux sont mallables et les solides ioniques friables ?

4. La structure du diamant et du graphite

Structure du diamant

Structure du graphite Document 4

38

Structure de latome

7. 8.

Quel est llment chimique constituant le diamant et le graphite ? Les quatre liaisons engages par chaque atome de carbone sont-elles identiques : a. dans le cas du diamant ? b. dans le cas du graphite ? Justifiez vos rponses. Le diamant est extrmement dur et le graphite est trs friable. Interprtez ces 2 proprits physiques.

9.

39

Structure de latome

5. Observation de la formation de quelques cristaux

Les changements dtat du soufre : formation des cristaux de soufreLe soufre en poudre, aprs chauffage devient du soufre liquide. 120 C soufre liquide jaune (A). 190 C soufre bien visqueux (B). Par refroidissement lent dans un creuset (on peut vider le soufre liquide ds que la crote se forme) on obtient des aiguilles de soufre (C). Par refroidissement brutal on obtient du soufre mou (D).

Cristal naturel de soufre Document 5 : Le soufre

40

Structure de latome

Aprs vaporation lente dune solution de chrome de sodium, on observe de petits cristaux cubiques. Si lvaporation est extrmement lente, les cristaux sont organiss en pyramides creuses appeles trmies. Cest le principe des marais salants. Le gros sel est constitu de trmies et le sel fin de petits cristaux cubiques ou de trmies broyes.

Document 6 : Cristaux de chlorure de sodium (ou sel de cuisine)

Document 7 : Cristaux de givre

En hiver, observez les cristaux de glace qui se forment sur les fentres. Ils ont des formes trs rgulires et trs ramifies.

10. Quelles conditions exprimentales faut-il respecter pour observer effectivement la formation de cristaux ? Dans quel cas obtient-on des cristaux aux formes rgulires ? Les glaons utiliss pour refroidir les boissons sont-ils des cristaux ? Justifiez votre rponse.

41

Structure de latome

Rsum de coursRsum de cours

Les solides se prsentent le plus souvent ltat cristallis. On distingue 3 cas : La structure atomique, constitue datomes identiques lis entre eux par des liaisons covalentes. Exemples : diamant, graphite, cristaux de quartz. La structure molculaire, forme de molcules identiques lies les unes aux autres par des forces dorigine lectrostatique de faible intensit. Exemples : glace, neige carbonique, sucre, iode, soufre, phosphore. La structure ionique, constitue par un arrangement gomtrique rgulier dions de signes contraires dans des proportions qui correspondent la neutralit lectrique du corps pur. La cohsion de lensemble est assure par les interactions lectrostatiques entre les charges positives et ngatives des ions. Exemples : NaCl, CuS, CaCl2. Remarque : la structure des mtaux est un cas particulier, qui sera tudi ultrieurement.

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