Fiche de révision : Atomes et molécules

📋 Plan du Cours

1. Symboles et formules chimiques
2. Composition et propriétés de l’atome
3. Numéros et notation des éléments
4. Formation et écriture des ions
5. Caractérisation de quelques ions

📅 Repères chronologiques

1. 400 av. J.-C.Démocrite propose que la matière est constituée de très petits grains indivisibles appelés atomes.
2. 1808John Dalton remet en avant l’idée de l’atome et le décrit comme une sphère simple et indivisible semblable à une boule de billard.
3. 1869Dimitri Mendeleïev a l’idée de présenter les éléments chimiques dans un tableau périodique.
4. 1897Joseph Thomson découvre l’électron, une particule chargée négativement, et propose un modèle de l’atome constitué d’une substance positive remplie d’électrons, appelé le Pudding de Thomson.
5. 1909Ernest Rutherford découvre le noyau positif et propose que les électrons tournent autour de lui, l’ensemble étant électriquement neutre.
6. 1913Niels Bohr propose que les électrons se déplacent sur des orbites bien définies.
7. 1927Schrödinger propose un modèle dans lequel les électrons se trouvent probablement dans certaines zones, sans que leur position exacte soit connue.

📖 1. Symboles et formules chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Atome : Symbole chimique formé d’une lettre majuscule éventuellement suivie d’une lettre minuscule.
• Molécule : Ensemble d’atomes liés entre eux.

★ À maîtriser

📌 Une formule moléculaire indique les atomes constitutifs par leurs symboles chimiques et un indice précise le nombre d’atomes du symbole qui le précède.

Compléments

• Le symbole chimique d’un élément ne correspond pas toujours à son nom français : l’or est représenté par Au et l’azote par N.

• Dans la formule H₂O, l’indice 2 indique deux atomes d’hydrogène, et l’absence d’indice après O indique un atome d’oxygène.

• Les exemples de molécules présentés sont :

  • le dihydrogène H₂
  • le dioxyde de carbone CO₂
  • l’eau H₂O
  • le dioxygène O₂
  • le méthane CH₄

• Un atome a la forme d’une sphère de diamètre égal à environ $10^{-10}\,\mathrm{m}$, soit 0,1 nanomètre.

💡 Astuce mémo

Majuscule seule : atome ; indice ou plusieurs symboles : molécule.

📖 2. Composition et propriétés de l’atome

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléon : Particule constituant le noyau atomique ; il peut être un proton ou un neutron.

★ À maîtriser

📌 Le proton porte une charge électrique positive, tandis que le neutron est électriquement neutre.

• L’électron porte une charge électrique négative et se déplace autour du noyau.

• Le noyau est chargé positivement et contient des protons et des neutrons.

Compléments

• Un atome est électriquement neutre parce qu’il possède autant de charges positives dans son noyau que de charges négatives portées par ses électrons.

• Le diamètre du noyau est de l’ordre de $10^{-15}\,\mathrm{m}$, et le noyau est 100 000 fois plus petit que l’atome.

• La masse de l’atome est pratiquement égale à celle de son noyau.

💡 Astuce mémo

Proton positif, neutron neutre, électron négatif.

📖 3. Numéros et notation des éléments

🔑 Notions clés & Définitions

• Numéro atomique : Nombre de protons dans le noyau d’un élément chimique.
• Nombre de masse : Nombre total de nucléons, c’est-à-dire la somme des protons et des neutrons.

★ À maîtriser

• Dans la notation d’un élément chimique, A représente le nombre de nucléons, Z le nombre de protons et X le symbole de l’élément.

Compléments

• Le nickel, de symbole Ni, possède 28 protons et son numéro atomique Z vaut 28.

• Dans la notation d’un élément chimique, le symbole X est encadré par le nombre de masse A et le numéro atomique Z.

• Le tableau présenté répertorie les éléments chimiques par numéro atomique, de l’hydrogène (1) à l’oganesson (118), et donne leur symbole et leur nom.

💡 Astuce mémo

Z compte les protons ; A compte les nucléons.

📖 4. Formation et écriture des ions

🔑 Notions clés & Définitions

• Cation : Ion chargé positivement.
• Anion : Ion chargé négativement.
• Ion : Provient d’un atome ou d’un groupe d’atomes qui a perdu ou gagné 1, 2 ou 3 électrons.

★ À maîtriser

📌 Un ion positif a perdu des électrons par rapport à l’atome correspondant, tandis qu’un ion négatif en a gagné.

Compléments

📌 Un atome neutre possède autant d’électrons que de charges positives dans son noyau ; un ion positif en possède moins et un ion négatif davantage.

• La formation d’un ion ne modifie jamais son noyau.

• L’atome de sodium perd un électron pour former l’ion sodium Na⁺, qui possède 11 charges positives dans son noyau et 10 électrons.

• L’atome de chlore gagne un électron pour former l’ion chlorure Cl⁻.

• Parmi les exemples de cations figurent :

  • les ions cuivre II Cu²⁺
  • fer II Fe²⁺
  • fer III Fe³⁺
  • sodium Na⁺
  • hydrogène H⁺

• Parmi les exemples d’anions figurent l’ion chlorure Cl⁻ et l’ion hydroxyde HO⁻.

💡 Astuce mémo

Perdre des électrons rend positif ; en gagner rend négatif.

📖 5. Caractérisation de quelques ions

★ À maîtriser

• La caractérisation d’ions consiste à réaliser des tests de détection pour reconnaître la présence de certains ions dans une solution.

Compléments

• Les réactifs mentionnés pour les tests de caractérisation sont le nitrate d’argent et l’hydroxyde de sodium, aussi appelé soude.

• Les tests de caractérisation peuvent servir à distinguer des bidons de chlorure de fer III et de colorant jaune, de sulfate de cuivre et de colorant bleu, ou de sulfate de fer II et de chlorure de sodium.