Chapitre 2 :
L’ELEMENT CHIMIQUE
I.
LES ISOTOPES :
Les atomes ayant le même nombre
de protons mais des nombres de neutrons différents sont des isotopes. Des
atomes isotopes ont les mêmes propriétés chimiques.
De
nombreux atomes possèdent plusieurs isotopes naturels. Chaque isotope est
présent dans des proportions connues, dépendant de l’atome considéré.
Exemple : Il existe 3
isotopes du carbone : les carbones 12 ; 13 et 14. Le diamant
constitué uniquement d’atomes de carbone ne contient que l’isotope 12 (98,9%)
et le 13 (1,1%).
Le carbone 14, présent dans les animaux et les végétaux permet
de dater les objets anciens réalisés à partir de matériaux vivants (bois,
tissus …). Dater un échantillon au carbone 14 consiste à mesurer la teneur
en carbone 14 actuelle et de la comparer à celle qu’il avait lors de sa
formation. On suppose pour cela que la teneur en carbone 14 est restée
constante au cours des 40 000 dernières années.
Cette technique permet de dater le « passé » jusqu’aux
environs de 45 000 ans avant J.C.
II.
LES IONS
MONOATOMIQUES :
2.1.
Définition :
Un ion est un
atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.
·
Un
atome qui perd des électrons devient chargé positivement : c’est un cation.
Ex :
Na+ ; Mg2+ ; Al3+
·
Un
atome qui gagne des électrons devient chargé négativement : c’est un anion.
Ex : Cl- ; O2-
Le gain ou la perte des
électrons s’effectue toujours sur la dernière couche électronique, la couche
externe.
2.2.
Les composés ioniques :
Les
composés ioniques sont des corps solides constitués d’ions positifs et
négatifs. Ils sont électriquement neutres. Donc ils sont composés d’autant de
charges positives que de charges négatives.
La formule d’un composé ionique ne fait pas
apparaître les charges.
Ex : NaCl
III.
L’ELEMENT CHIMIQUE :
3.1.
Définition :
On donne le nom d’élément
chimique à l’ensemble des entités chimiques (atomes, isotopes ou ions)
caractérisées par le même nombre Z de protons dans leur noyau. Les éléments chimiques
sont représentés par leur symbole chimique.
Exemples : l’espèce chimique cuivre Cu est présente dans CuO, Cu(OH)2,,
Cu métal …
3.2.
Corps simples et corps composés :
Un
corps simple ne contient qu’un élément chimique.
Un
corps composé contient plusieurs éléments chimiques différents.
Exemple : Cu est l’élément cuivre : corps
simple ; CuO est l’ oxyde
de cuivre : corps composé
3.3.
Conservation de
l’élément chimique : voir TP
Lors d’une transformation
chimique, tous les éléments chimiques présents avant la transformation sont
aussi présents après, et réciproquement.
On dit qu’
il y a conservation des éléments chimiques lors d’une transformation.
IV.
REGLES
DE STABILITE DES ELEMENTS :
4.1. Les gaz nobles :
Les
gaz nobles sont les éléments chimiques hélium, néon, argon, krypton, xénon et
radon.
Ces
éléments sont chimiquement stables ou inertes c’est-à-dire qu’ils ne
participent pas à des réactions chimiques. Ils existent naturellement sous
forme d’atomes isolés et on ne les rencontre ni sous forme d’ions ni dans des
molécules.
Structure
électronique des 3 premiers gaz nobles : He (K)2 ; Ne (K)2 (L)8 ;
Ar (K)2 (L)8
(M)8
4.2. Les autres éléments :
A
l’exception des gaz nobles, les autres éléments n’existent pas naturellement
sous forme d’atomes isolés, car sous cette forme, ils ne sont pas stables.
Pour le
devenir, ils cherchent à adopter la structure électronique du gaz noble de
numéro atomique le plus proche.
4.3. Règles du duet
et de l’octet :
·
Les éléments de numéro atomique proche de celui de l’hélium
adoptent la structure électronique (K)2.
Ils ont alors deux électrons sur leur couche externe. C’est la règle du « duet ».
·
Les autres éléments de numéros atomiques inférieurs à 21 adoptent
la structure électronique du néon ou de l’argon. Ils portent donc 8 électrons
sur leur couche externe. C’est la règle de l’octet.
Pour
satisfaire ces deux règles les atomes vont gagner, céder (former des ions) ou mettre en commun des
électrons pour construire des molécules.