Fiche de révision : Atomistique et structure de l’atome

📋 Plan du Cours

1. Chimie et matière
2. Mélanges et corps purs
3. Tableau périodique
4. Familles chimiques
5. Modèles historiques de l’atome
6. Composition et caractérisation atomiques
7. Nucléides isotopes et masses

📖 1. Chimie et matière

🔑 Notions clés & Définitions

• Chimie : Science qui étudie la composition de la matière et ses transformations.
• Matière : Tout ce qui possède une masse et un certain volume.
• Molécule : Association d’atomes liés.

📝 Points essentiels

• Les électrons périphériques interviennent dans la structure des molécules et dans les réactions chimiques, car ils sont concernés par les niveaux d’énergie mis en jeu.

💡 Astuce mémo

Électrons périphériques → liaisons et réactions chimiques

📖 2. Mélanges et corps purs

★ À maîtriser

• Un corps pur contient une seule nature de molécules ou d’atomes, tandis qu’un mélange contient plusieurs corps purs dans un même milieu.

• Un corps simple est constitué d’atomes ou d’éléments de même nature, tandis qu’un corps composé contient des atomes ou des éléments de natures différentes.

• Un mélange homogène forme une seule phase, comme l’eau salée, tandis qu’un mélange hétérogène forme plusieurs phases, comme l’eau avec de l’huile ou les cellules.

Compléments

• Les constituants d’un mélange sont séparés par une séparation physique des phases, tandis qu’un corps composé est séparé par transformation chimique rompant ses liaisons.

💡 Astuce mémo

Corps pur = une seule nature ; mélange = plusieurs natures

📖 3. Tableau périodique

★ À maîtriser

• Les 118 atomes connus sont répertoriés dans le tableau périodique selon leur périodicité et leur configuration électronique.

📌 Les éléments d’une même colonne possèdent la même configuration électronique externe et des propriétés chimiques proches ou communes.

Compléments

• Le tableau périodique a été proposé au XIXe siècle par Dimitri Mendeleïev.

📖 4. Familles chimiques

★ À maîtriser

📌 Les métaux sont principalement situés à gauche du tableau périodique, sont généralement solides et conducteurs, et donnent principalement des cations.

• Les métaux alcalins occupent la première colonne sauf l’hydrogène, réagissent facilement avec l’eau et donnent des cations monovalents de charge +I, comme Na⁺ et K⁺.

• Les halogènes donnent des anions monovalents de charge −I, tandis que les chalcogènes donnent des anions divalents de charge −II.

Compléments

• Les alcalino-terreux occupent la deuxième colonne, sont plus durs et moins réactifs que les alcalins, et donnent des cations divalents de charge +II, comme Ca²⁺ et Mg²⁺.

💡 Astuce mémo

Métaux à gauche, non-métaux à droite

📖 5. Modèles historiques de l’atome

★ À maîtriser

• En 1911, le modèle planétaire de Rutherford montre que l’atome est essentiellement composé de vide.

• L’expérience de Rutherford consiste à bombarder une feuille d’or avec des particules alpha, dont la majorité traverse la feuille sans déviation tandis que quelques-unes sont déviées, ce qui révèle que l’atome est surtout vide.

Compléments

• En 1897, le modèle « Plum-Pudding » représente l’atome comme une sphère pleine, car les atomes sont supposés posséder une masse et un volume.

💡 Astuce mémo

Plum-pudding → Rutherford → atome surtout vide

📖 6. Composition et caractérisation atomiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Noyau atomique : Région centrale positive de l’atome, composée de protons et de neutrons, qui concentre sa masse.

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour un atome neutre, le numéro atomique Z est le nombre de protons et d’électrons, le nombre de masse A est le nombre de nucléons, et le nombre de neutrons vérifie $N = A - Z$.

Compléments

• Un proton possède une charge de 1,602.10⁻¹⁹ C et un électron possède une charge de −1,602.10⁻¹⁹ C.

• La masse de l’électron est 10³ fois plus petite que celle des particules du noyau et est donc négligeable à l’échelle de l’atome.

💡 Astuce mémo

Noyau massif et positif ; nuage électronique léger et négatif

📖 7. Nucléides isotopes et masses

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléide : Ensemble d’atomes défini par un nombre Z et un nombre A.
• Isotopes : Nucléides ayant le même Z mais des A différents, donc un nombre de neutrons différent, et possédant les mêmes propriétés chimiques mais des propriétés physiques différentes.

★ À maîtriser

• Dans la nature, l’hydrogène ¹₁H représente 99,985 % des atomes d’hydrogène, le deutérium ²₁H 0,015 % et le tritium ³₁H 1.10⁻⁷ %.

📐 Formule — La masse atomique relative d’un élément est la moyenne pondérée des masses de ses isotopes selon leurs proportions naturelles : $A_r = \sum (x_i.m_i)$ u.m.a.

• Le nombre d’Avogadro vaut N = 6,0221 × 10²³ et correspond au nombre d’atomes de carbone 12 présents dans 12 g de carbone 12.

Compléments

📐 Formule — La masse molaire atomique est la masse d’une mole d’atomes et sa valeur numérique est égale à celle de la masse atomique relative en g.mol⁻¹ : $M = A_r$.

💡 Astuce mémo

Même Z = mêmes propriétés chimiques ; A différent = masse différente

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des particules atomiques