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Chapitre 4. Les éléments chimiques présents
dans l’Univers
4.1. UN MODÈLE DE L’ATOME
a) Les modèles de l’atome dans l’histoire
Le modèle de Démocrite (460 – 370 av. J.-C.)
• La matière est
constituée de petits
« grains » indivisibles
appelés atomes
• A-tomos = in-sécable
• Les atomes ont diverses
formes , ce qui explique
la diversité de la
matière
Le modèle d’Aristote
(384 – 322 av. J.-C.)
• La matière est
constituée de 4
éléments :
-
Le feu
L’air
La terre
L’eau
Le modèle de Dalton
(1766 – 1844)
• L’atome est une sphère
pleine de matière
Le modèle de Thomson
(1856 – 1940)
• Découvre l’électron,
une particule chargée
négativement
• L’atome est une sphère
chargée positivement
parsemée d’électrons
en mouvement.
L’ensemble est
électriquement neutre
Expérience de Rutherford
Modèle de Rutherford
• l’atome est constitué
d’un noyau chargé
positivement autour
duquel les électrons
sont en mouvement
b) L’atome
• Constitué :
 d’un noyau ( association de protons et de
neutrons)
 de électrons (autour du noyau)
La charge électrique
La charge électrique
• Les types de charges :
 Positives
 Négatives
• La charge électrique
élémentaire
 La charge portée par le
proton
 Notée e=1,6x10-19 C
• La charge électrique du
noyau
 Q=Ze
•
•
•
•
•
La cohésion de l’atome
Le numéro atomique (Z)
Le nombre de masse (A)
Les nucléons
Symbole de l’atome
Applications: 1/p.65
• À la maison :2/p.65
Application : 3/p.65
• À la maison : 4,5/p.65
c) Élément chimique et isotopes
• L’élément chimique
– Est caractérisé par son numéro atomique Z
• Les isotopes
– Sont des noyaux qui ont le même nombre de
protons, mais un nombre de neutrons différent
(même Z, mais des A différents)
• Les isotopes ont les même propriétés
physiques et chimiques
• Exemple : les isotopes de l’élément hydrogène
Application : 9/p.65
• À la maison : 10/p.65
d) La masse d’un atome
• La masse
 Matome= (A-Z)mn+Z.mp+Z.me
mn=la masse du neutron
mp =la masse du proton
me =la masse de l’électrons
• La masse approchée
 Mapprochée=A.mnucléon
Application : 6/p.65
4.2. LE NUAGE ÉLECTRONIQUE
a) Le nuage électronique
• Les couches électroniques
 Les électrons d’un atome sont répartis sur des couches
électroniques
• Noms des couches
 K,L,M
• Nombre maximal d’électrons sur chaque couche
 2n2
 n=le nombre de la couche (n=1 pour la couche K, n=2 pour
la couche L….)
• Structure électronique
 La répartition des électrons dans les différentes couches
Application : 1/p.80 (1., 2.)
• Couche externe, électrons de valence
C’est la dernière couche occupée
Elle contient des électrons appelés « de valence »
et qui sont les seuls impliqués lors des réactions
chimiques
• Couches internes, électrons de cœur
Toutes les autres couches de l’atome
Elles contiennent les électrons dits « de cœur »
Application : 1/p.80 (3.)
b) La structure électronique des gaz
nobles
• Les gaz nobles
 Sont les éléments situés dans la dernière colonne du
tableau périodique: He, Ne, Ar, Kr, Rd
 Sont des éléments remarquablement stables ( ne donnent
pratiquement pas de réaction chimique)
• He (Z=2):
K2
• Ne (Z=10):
K2L8
• Ar (Z=18):
K2L8M8
• Conclusion :
– les gaz nobles ont une couche électronique externe
contenant 2 électrons (un duet) ou 8 électrons (un
octet);
– cette structure explique la stabilité particulière des gaz
nobles
• Les autres éléments :
– ne sont pas stables
– Lors des réactions chimiques perdent ou gagnent des
électrons afin d’acquérir la structure électronique
externe du gaz noble le plus proche
– Ils se transforment en ions
Application: 3/p.80
c) Les ions monoatomiques
• Ion = atome qui a perdu ou gagné un ou
plusieurs électrons ( au maximum 3)
• Types :
– Les cations = ions positifs (atomes qui ont perdu
un ou plusieurs électrons)
– Les anions = ions négatifs (atomes qui ont gagné
un ou plusieurs électrons)
Application : 2/p.80
• À la maison : 4/p.80
4.3. LE TABLEAU PÉRIODIQUE
Le tableau de Mendeleiev
• 1869 : propose une
classification des 63
éléments chimiques
connus à partir des
similitudes de
comportement
chimique
• Les éléments sont
classés par masse
atomique croissante
La classification actuelle
• Par numéro atomique Z croissant
• Met en évidence les comportements
chimiques similaires des éléments lorsque Z
croît
Exemple : les 3 métaux Li, Na, K
• Ils sont moins denses que
l’eau
• Ils sont mous
• Ils possèdent une
température de fusion
basse
• Ils réagissent avec l’eau et
donnent des hydroxydes
solides, blancs,
translucides et corrosifs
• 2Li+2H2O -> 2LiOH+H2
• 2Na+2H2O -> 2NaOH+H2
• 2K+2H2O -> 2KOH+H2
Exemple : Mg, Ca, Sr, Ba
• Ils s’enflamment de
façon violente en
présence de O2 pour
former des oxydes
cristallins
• 2Mg+O2 -> 2MgO
• 2Ca+O2 -> 2CaO
• 2Sr+O2 -> 2SrO
• 2Ba+O2 -> 2BaO
Exemple : F, Cl, Br, I
• Aux température et
pressions usuelles ils
sont présents sous
forme moléculaire : F2,
Cl2, Br2, I2
• Ils s’associent avec Na
pour former des solides
•
•
•
•
2Na + F2-> 2NaF
2Na + Cl2-> 2NaCl
2Na + Br2-> 2NaBr
2Na + I2-> 2NaI
• Le tableau périodique a une structure en lignes et
colonnes (groupes)
• Tous les éléments possédant une réactivité
analogue (même types de réactions chimiques)
se trouvent dans une même colonne
La famille des alcalins (colonne 1)
La famille des halogènes (colonne 17)
La famille des gaz nobles (colonne 18)
• La classification périodique est reliée à la
structure électronique des éléments
• Application : donner la structure électronique
des 3 premières lignes
• Tous les éléments ont le même nombre
d’électrons sur leur couche électronique
externe
• Tous les éléments d’une colonne donnent le
même type d’ion

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