Situation problème :

Voici les inscriptions sur l’étiquette d’une bouteille d’eau :

Analyse moyenne en mg/L
Calcium (Ca++) : 30
Magnésien (Mg) : 5,9
Potassium (K) : 3,8
Bicarbonate (\(HC{O_3}\)) : 134
Sulfates (\(SO_4^ - \)) : 0
Chlorures (\(C{l^ - }\)) : 1,3
Nitrates (\(NO_3^ - \)): 0
Sodium : (N) : 0
PH : 7,1

• Décrire l’étiquette de cette bouteille
• Que représentent les symboles entre parenthèses ?

Compétence : A la fin de ce chapitre, l’élève doit être capable d’énumérer et représenter les éléments constitutifs de la matière et évaluer leur quantités dans un ensemble.

I. Les atomes : constituants, dimension et représentation

I.1 Définition

Matière : C’est tout objet autour de nous, ils sont constitués d’atomes ou d’assemblage d’atomes appelés molécules.

Atome : C'est une entité ou particule extrêmement petite qui entre dans la constitution de la matière.

I.2 Structure de l’atome

• L’atome est représenté par une sphère délimitée par le nuage électronique, dont le centre est le noyau.
• L’atome est constitué d’un noyau chargé positivement autour du quel gravitent des électrons chargés négativement.
• L’ensemble des électrons gravitant autour du noyau constituent le constituent le nuage électronique ou cortège électronique.
• les électrons du cortège électroniques (ont une charge positive) sont chargés négativement (–) ;
• les protons du noyau sont chargés positivement (+) ;
• les neutrons \(N\) ne portent pas de charge.
• Un atome est constitué d’un noyau ( \({}_Z^AX\)) composé de nucléons ( A) et d’électrons de charge électrique négative ( Z).
• L’atome est électriquement neutre, c’est-à-dire qu’il y a autant de charges positives dans son noyau (protons) que d’électrons dans son nuage d’électrons.

A : le nombre de masse,
Z : le nombre de charge représente le nombre de proton dans le noyau ou d’électrons lorsque l'atome est électriquement neutre.
N : le nombre de neutron. avec  \(N = A - Z\).

On a montré expérimentalement que le noyau d’un atome est pratiquement 100.000 fois (\({10^5}\) ) plus petit que l’atome. Cependant, la quasi-totalité de la matière d’un atome est concentrée dans le noyau c’est-à-dire-que la masse d’un atome est pratiquement celle de son noyau.

I.3 Les symboles atomiques

Chaque atome est représenté par un symbole atomique correspondant à lettre majuscule de l’initiale de son nom.
Exemple : Carbone : C, Oxygène O, Hydrogene H
Ou de la lettre majuscule suivie d'une lettre minuscule représentant la deuxième ou troisième lettre du nom de son nom, si sa première ou deuxième lettre est déjà utiliser pour identifier un autre atome
Exemple : Fer ( Fe) Zinc ( Zn) Chlore ( Cl)

NB : La lettre majuscule peut différer de la première lettre du nom français et trouve son origine dans une autre langue.
Exemple : potassium (K) Le symbole chimique K vient du kalium, nom latin pour la potasse
Azote ( N), Le symbole N de l'azote dérive du nom anglais nitrogen, issu du mot latin nitrogenium.

I.4 Le tableau de classification périodique

Le tableau périodique des éléments, également appelé tableau ou table de Mendeleïev, classification périodique des éléments ou simplement tableau périodique, représente tous les éléments chimiques, ordonnés par numéro atomique croissant et organisés en fonction de leur configuration électronique, laquelle sous-tend leurs propriétés chimiques.

II. La molécule

II.1 Définition

Une liaison covalente est une liaison chimique dans laquelle deux atomes se partagent deux électrons d'une de leurs couches externes afin de former un doublet d'électrons liant les deux atomes

Une molécule est un assemblage ordonné d’atomes liés entre eux par des liaisons covalentes.

II.2 Représentation d’une molécule

On peut représenter une molécule soit par le modèle moléculaire, soit par sa formule brute. (\({H_2}O\), \({H_2}\))
La formule brute est une formule de composition qui met en exergue les symboles des atomes constituant la molécule, en indiquant (en indice, en bas et à droite) le nombre d’atome correspondant.

Exemple de formule brute. \(C{O_2}\) (dioxyde de carbone), \({H_2}\) (dihydrogène), \(C{l_2}\) (dichlore), \(S{O_2}\) (dioxyde de soufre), \({N_2}\) (di azote), \({O_2}\) (dioxygène).

Le modèle moléculaire est un assemblage de maquettes ou de boules colorées symbolisant les atomes.
On appelle atomicité d’une molécule le nombre d’atomes présent dans celle-ci.
Exemples: \(C{H_4}\): Cette molécule referme 1C et 4H, Son atomicité est donc 1+4=5.

III. Les ions

On appelle ion, tout atome ou groupe d’atomes, ayant perdu ou gagné un ou plusieurs électrons.
Il existe deux types d’ions:
• Un cation : C’est un atome ou un groupe d’atomes, ayant perdu un ou plusieurs électrons.

Exemple :
L’atome de sodium perd un électron, il donne l’ion sodium \(N{a^ + }\).
L’atome perd 3 électrons \(A{l^{3 + }}\)

• Un anion est un atome ou un groupe d’atomes, ayant gagné un ou plusieurs électrons.

Exemple :
Le chlore qui gagne un électron se transforme en ion chlorure \(C{l^ - }\).
L’’oxygène qui gagne deux électrons se transforme en l’ion oxygène \({O^{2 - }}\).

NB : La charge s’écrit en exposant en haut et à droite du symbole de l’atome.

On classe aussi les ions en :
• Ion monoatomique : qui est un ion constitué d’un seul atome.

Exemple : Ion sodium (\(N{a^ + }\).), ion chlorure (\(C{l^ - }\).
• Ion poly atomique : qui est un ion constitué de plusieurs atomes.

Exemple : ion nitrate (\(NO_3^ - \)), ion sulfate (\(SO_4^{2 - }\)), ion hydronium (\({H_3}{O^ + }\)