chimie

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Franken Robert Belgique

Chimie

Divisibilité de la matière

Prenez un morceau de charbon et écrasez-le, en poudre noire puis écrasé le encore, et toujours encore par exemple, avec un gros marteau. A un moment donner, vous verrez qu'il n'y a plus moyen d'écraser votre poudre de charbon, alors vous êtes arrivé au stade ultime de la scission mécanique. Vos dernières particules indivisibles seront appelées molécules de charbon. Une molécule est électriquement neutre.

La molécule

Une molécule contient une combinaison de plusieurs atomes. Dans une combinaison de plusieurs atomes, il existe une liaison, si forte entre eux, qu'il faut d'autres procédés que la scission mécanique pour les dissocier.

La taille d'une molécule H₂ est de 0,74 10^-8 cm, c'est 0,74/100000000 cm = 0,0000000074 cm ou 0,74

Un angström ,c'est l'unité de la distance au niveau des atomes, c'est 10^-10 m = 1/10000000000 m

Hydrogène

l'eau

Une molécule diatomique est composée de 2 atomes

--Si les 2 atomes sont identiques, on aura un corps simple

Ex) le gaz dihydrogène H₂, le gaz diazote N₂, et le gaz dioxygène O₂

--Si les 2 atomes sont différents, on aura un corps composé

Ex) le gaz de monoxyde de carbone CO

Une molécule triatomique est composée de 3 atomes

--Si les 3 atomes sont identiques, on aura un corps simple

Ex) le gaz trioxygène (l'ozone) O₃

--Si les 3 atomes sont différents, on aura un corps composé

Ex) le gaz dioxyde de carbone CO₂ , le gaz dioxyde de soufre SO₂, l'eau H₂O

Un atome

C'est la plus petite particule de la molécule, elle est obtenue par une décomposition chimique de celle-ci. Un atome est constitué d'électrons en gravitation autour de son noyau, un peu à l'image de notre système solaire.

La terre et les autres planètes tournent autour du soleil tout comme les électrons tournent autour de leur noyau. Enfin presque ! Il faut bien qu'on se donne une image pour débuter dans la chimie, même si ce n'est pas tout à fait exact.

1)Notion d'électricité

Si, on frotte un bâton d'ébonite, latte ou un bic de matière plastique sur la manche de son pull, on constate que le bâton d'ébonite, latte ou le bic attirent des corps légers tels que des petits morceaux de papier tout comme deux aimants peuvent s'attirer entre eux.

Nous dirons, que le bâton, la latte ou le bic, ont été électrisés par frottement sur notre pull et qu'ils porteront dès lors une certaine quantité d'électricité.

Deux sortes de charges électriques existent, la charge positive (+) et la charge négative (--).

On constate que si on rapproche deux charges de signes contraires (+) et (-), qu'elles vont s'attirer l'une vers l'autre.

On constate que si on rapproche deux charges de mêmes signes (+) et (+), quelles vont se repousser l'une de l'autre.

On constate que si on rapproche deux charges de mêmes signes (-) et (-), quelles vont se repousser l'une de l'autre.

2)Les charges électriques dans l'atome.

Les électrons de l'atome sont de charge négative et le noyau est de charge positive. Donc, les électrons sont attiré vers le noyau de l'atome et non l'inverse. En effet, le noyau a une densité de charge électrique positive nettement supérieur à celle d'un électron .La charge positive du noyau est ainsi beaucoup plus concentré que celle de l'électron. En réalité, cela n'est tout a fait exacte, on le verra plus loin dans le cours.

Alors, vous allez me dire que l'électron va rentrer en collision sur le noyau tout comme deux aimants de polarité contraire s'attirent l'un vers l'autre. Eh ! Bien non, ce n'est pas comme cela que ça fonctionne. L'électron qui a une grande vitesse proche de celle de la lumière va se mettre à tourner autour du noyau atomique, et tous cela, c'est effectué à l'origine de la création de cette atome, il y a quelques millions d'années voir même quelques milliard d'années.

3)L' effet centrifuge

Maintenant prenez un seau rempli d'eau à moitié et attachez une corde de 25 cm à sa poignée et puis avec l'autre extrémité de cette corde fait le tourner avec votre bras jusqu'au-dessus de votre tête, si vous tournez suffisamment vite l'eau ne tombera plus sur votre tête, elle restera figée au fond du seau. Vous venez de voir la notion de la force centrifuge.

L'électron de l'atome tourne autour de son noyau sur une orbite située à distance constante par rapport au noyau car la force centrifuge est égale à la force d'attraction électrique.

C'est fort schématique et pas tout à fait exacte!

Mais, il faut bien que l'on commence part quelque chose de simple.

Modèle de BOHR

En réalité la théorie est bien plus complexe que cela. La théorie moderne ne parlera plus de l'orbite de l'électron mais plutôt d'une zone orbitale où on est sensé trouver cet électron avec une certaine probabilité. Plus la zone est dense, et plus on a la probabilité de le trouver. Malgré tout avec le modèle de BOHR, on peut déjà faire pas mal de choses et comprendre pas mal de réactions chimiques. Pour certains calcul, on ne considère plus l'électron comme une particule mais plutôt comme une onde. On ne sait pas vraiment ce qu'est un électron. Aucun microscope ne peut voir quoi que ce soit à l'intérieur d'un atome, tellement c'est petit. On commence à peine à manipuler ces atomes.

4)L'électron

En principe l'électron est la plus petite charge électrique qui puisse exister.

Il est de charge négative de 1,60219 * 10^-19 Coulomb.

Sa masse est de 9,109 * 10^-31 kg.

5)Le noyau

Le diamètre d'un noyau est environ 10000 fois plus petit que le diamètre externe total de l'atome.

Donc, il y a tout de même beaucoup de vide dans un atome.

Dans un atome, on peut négliger la masse des électrons par rapport à la masse de son noyau

On peut dire que le noyau est assez dense car il contient une masse relativement élèvée dans un volume relativement petit par rapport au diamètre total de l'atome, cela a été démontré dans les laboratoires.

Le proton

Dans le noyau se trouve au minimum un proton, c'est le cas pour l'hydrogène.

Le proton a une masse 1,673 * 10^-27 kg de 1836 fois celle de l'électron.

Il a une charge électrique positive de 1,60219 * 10^-19 Coulomb.

Donc l'électron et le proton ont la même charge mais de signe contraire.

Le neutron

Dans le noyau d'atome autre que celui de l'hydrogène, il y a aussi des neutrons de charge électrique neutre et de masse légèrement supérieure à celle du proton 1,675 * 10^-27 kg.

Dans la plupart des atomes, le noyau contient autant de protons que de neutrons sauf exception évidemment.

Un atome est identique à un autre atome, si son noyau contient respectivement le même nombre de protons et de neutrons. On dit alors qu'ils sont de même type ou qu'ils ont le même nucléide.

Z est le nombre de protons.

N est le nombre de neutrons.

Dans la nature, il existe 300 types d'atomes différents.

Un nucléide

C'est un couple de valeurs, tel que Z et N, c'est le nombre de protons + le nombre de neutrons. Il caractérise le type de l'atome. Si A=Z+N alors, A représente la masse de l'atome en négligeant la masse des électrons, bien entendu ! . Alors le couple A et Z représente aussi le même nucléide. (Le nucléaire est la science du noyau de l'atome)

Hydrogène à 1 nucléide le proton

Hydrogène à 2 nucléides 1 proton et 1 neutron

Hydrogène à 3 nucléides 1 proton et 2 neutrons

Exercices

1)Combien y a-t-il de neutrons dans ces symboles?

^{35₇Cl, ¹⁴₆C, ²₁H, ²⁴₁₂Mg, ¹⁴₇N, ²³⁸₉₂U
réponses : 28, 8, 1, 12, 7, 146 (A-Z)
2)Combien y a-t-il de nucléons dans ces symboles?
^{27₁₃Al, ¹⁹₉F^-, ⁵¹₂₅Mn⁺, ¹₁H⁺, ⁴⁰₂₀Ca
réponses : 27, 19, 51, 1, 40 (A)
6)L'élément
Il est défini par le nombre Z appelé numéro atomique, n'oublions pas que Z est le nombre de protons du noyau. Deux ions ou deux atomes appartiennent au même élément s'ils ont le même numéro atomique Z. La matière est définie par tous les éléments de base qu'elle comporte. C'est pour cela que le tableau de Mendeleïev ne comporte que les éléments.
ex) ¹²₆C et ¹⁴₆C sont de mêmes éléments. Mais ils ne sont pas de mêmes nucléides, le premier a 6 neutrons et le second à 8 neutrons car 14-6=8. Pour savoir le nombre de neutrons, il suffit de faire 14-6=8 donc A-Z.
C --> est le symbole de l'élément de carbone.
Donc, un élément est représenté par son symbole et son numéro atomique.
Il existe une bonne centaine d'éléments dans la nature.
Ag --> est de l'argent, la première lettre de l'élément est toujours en majuscule d'imprimerie, elle est la première lettre du nom de son atome sauf exception et enfin, les lettres suivantes sont en minuscules.
C --> carbone
Cl --> est le chlore
Il faut parfois plusieurs lettres pour un élément afin de le différencier d'un autre. Le carbone commence par la lettre c mais le chlore commence aussi par la lettre c, alors on rajoutera un l pour le chlore --> Cl .

7)L'isotopie
On appelle isotopes d'un élément, tous nucléides ayant le même nombre de protons mais dont le nombre de neutrons est différent. Des isotopes ont des propriétés chimiques identiques. Certains isotopes naturels sont stables et d'autres sont radioactifs.
Ex)
^{12₆C et son isotope ¹⁴₆C de carbone

^{1₁H et son isotope ²₁H d'hydrogène

^{16₈O et son isotope ¹⁷₈O d'oxygène

Exercices
1)Quelles sont les isotopes de carbone parmi ces symboles?
^{12₆C, ¹⁵₇C, ¹⁸₇C, ¹₁H, ¹³₆C, ³⁵₇Cl, ¹⁴₆C
réponses : ¹²₆C, ¹³₆C, ¹⁴₆C
2)Quelles sont les isotopes de l'hydrogène parmi ces symboles?
^{12₆C, ³⁵₇Cl, ¹₁H, ²₁H, ¹⁴₆C, ³₁H
réponses :¹₁H, ²₁H, ³₁H

L'atome d'hydrogène

Si on bombarde un atome d'hydrogène avec un rayonnement de fréquence v son énergie augmente de la quantité h*v.
et inversement si l'atome d'hydrogène émet un rayonnement de fréquence v, il perd une quantité d'énergie de valeur h*v. Cette énergie de rayonnement n'influencera en principe que l'électron.
1 quantum = h*v = est l'énergie minimale que l'électron de l'hydrogène peut avoir à l'état normal non excité.
L'énergie de 1 quantum dépend de la fréquence de l'onde de rayonnement.

1 quantum d'une fréquence n'a pas la même énergie qu' 1 quantum d'une autre fréquence.

En principe un quantum est un photon.

Le photon est tantôt une onde et tantôt une particule. Physiquement il n'est pas possible de s'imaginer ce qu'est un photon dans notre petite tête! Quand on fait des expériences, on essaye de les prévoir avec des méthodes de calcul.
Et quand ces méthodes de calcul s'avèrent exactes, on est déjà bien content! On peut dire qu'un photon correspond à une méthode de calcul! On peut ressentir ses effets par de la chaleur ou de la lumière visible ou invisible. Et tout cela est même bien mesurable.
h est la constante de Planck et vaut 6,626 * 10^-34 Jsec

v est la fréquence de l'onde de rayonnement.
Une fréquence est le nombre de cycles ou de vibration par unité de temps tel que la seconde. Voir le cours d'électronique. Une onde se propage à la vitesse de la lumière dans le vide. Les radios-amateurs utilisent la fréquence 144Mhz et sa longueur d'onde est la vitesse de la lumière divisée par la fréquence de144 Mhz , ce qui nous donne à peut près 2 Mètres. Comment imaginer une onde? Par exemple lors qu'un caillou tombe dans l'eau, à l'impact, on voit une vague qui avance du centre vers l'extérieur à une certaine vitesse qui est la vitesse de propagation de cette onde dans l'eau, bien moindre que celle de la lumière naturellement.
Un électron d'un atome d'hydrogène peut prendre des niveaux d'énergie successifs de 1 à 6 en 5 bonds et jamais en 1 seul bond, il faudra lui fournir une fréquence différente à chacun des bonds. La fréquence la plus élevée sera fournie pour passer du niveau 1 au niveau 2. C'est assez logique puisque plus on est près du noyau, plus il faut de force pour éloigner l'électron de son noyau à cause de la force coulombienne.
Si l'électron acquiert une énergie de niveau 2, il est alors en état d'excitation de niveau 2, puis repassera en énergie minimale en libérant un rayonnement d'énergie de 1 quantum de fréquence correspondant à cette énergie restituée, plus faible que la précédente.
Si l'électron acquiert une énergie de niveau 3, il est alors en état d'excitation de niveau 3, puis, il repassera d'un bond en énergie niveau 2 en libérant un rayonnement d'énergie d' 1 quantum de fréquence correspondant à cette énergie restituée et ensuite il descendra encore d' 1 bond au1^er niveau en rayonnant une autre fréquence correspondant à cette nouvelle énergie restituée de 1 quantum, encore plus faible que la précédente.
Si l'électron ne reçoit pas suffisamment d'énergie, il ne changera pas de niveau d'énergie. L'électron ne peut changer de niveau que par bond d'énergie E=h*v, n'oublier pas que h est une constante et v est la fréquence, donc pour une fréquence de rayonnement convenable uniquement. C'est pourquoi, on parlera de bandes autorisées et de bandes interdites. Les bandes autorisées sont les 6 bandes de couleurs numérotant les niveaux d'énergie de 1 à 6. Les bandes interdites sont les espaces entre les bandes de couleur de notre dessin ci-dessous.

L'électron ne peut acquérir de l'énergie que par un multiple entier du nombre quantique principal.
Donc 2*1quantum, 3 * 1 quantum, 4 * 1 quantum, 5 * 1 quantum et 6 * 1 quantum. Au-dessus de 6, il ne faut que très peu d'énergie pour que notre électron quitte son orbitale et dès lors notre atome devienne un ion de charge positive puisqu'il y a plus de charge + que de charge -, s'il a perdu un électron bien entendu!.
Cette théorie n'est valable uniquement que pour l'atome l'hydrogène car lorsqu'il y a plus d' 1 électron, ceux-ci réagissent les uns avec autres. Et la théorie devient tout autre.
H +beaucoup d'énergie -> H⁺ + e^-

H⁺ + 1 e^---> H +de l'énergie.
Exercices
1)Combien y a-t-il d'électrons dans ces symboles?
^{27₁₃Al, ¹⁹₉F^-, ⁵¹₂₅Mn⁺, ¹₁H⁺, ⁴⁰₂₀Ca
réponses : 13, 10, 24, 0, 20

Les quatre nombres quantiques
une fonction d�onde Y(x,y,z,t), non observable, est associée à chaque e^-

Y² est mesurable et représente la probabilité de trouver l�électron au point (x, y, z) de l'espace au temps t. Y² est la densité électronique.

L�ensemble des Y²= orbitale.

Y , resp. Y²sont caractérisées par 4 nombres quantiques

L'état d'un électron dans un atome autre que l'hydrogène est défini par les valeurs de quatre paramètres quantiques.
On entend par état de l'électron, son niveau d'énergie un peu comme dans l'atome d'hydrogène mais en plus, on doit aussi considérer toute la région dans laquelle il évolue autour de son noyau et ainsi que la forme géométrique de l'espace dans cette région.
Les valeurs sont n, l, m et spin.
n :étant le nombre quantique principal(distance au noyau) il définit le niveau d'énergie de la couche.
l :étant le nombre quantique secondaire(excentricité). Il peut prendre toutes valeurs entières entre 0 et n-1

m :étant le nombre quantique magnétique(orientation quantifiée du moment cinétique par rapport à l'axe du champ magnétique dans lequel l'électron est placé).
spin :étant le sens de rotation de l'électron sur son axe(le spin 1/2 est un sens et le spin -1/2 est l'autre sens).
l et m dépendent de n

L'ensemble des électrons possédant le même nombre n constitue une même couche d'électronique.
Le maximum d'électrons par couche est 2*n²}Si n =1 --> couche K --> maximum 2*1²=2 électrons
Si n =2 --> couche L --> maximum 2*2²=8 électrons
Si n =3--> couche M --> maximum 2*3²=18 électrons
Si n =4 --> couche N --> maximum 2*4²=32 électrons
Si n =5 --> couche O

Si n =6 --> couche P

Si n =7 --> couche Q

Parmi les électrons d'une couche électronique, ceux qui ont le même nombre l (nombre quantique secondaire) constituent une même sous-couche.
Si l = 0--> sous-couche s-> orbitale sphérique
Si l = 1 --> sous-couche p-> orbitale altère

Si l = 2--> sous-couche d

Si l = 3 --> sous-couche f

Ex) 2s est l'électron de la deuxième couche L car n=2 et de sa sous-couche s car l=0.
Pour le nombre m, ceux qui appartiennent à la même sous-couche et qui ont le même nombre m constituent une même case quantique.

Vous remarquerez que s n'a qu' 1 seule case quantique, p a 3 cases quantiques, d a 5 cases quantiques et f a 7 cases quantiques.
Vous remarquerez également que le remplissage des cases quantiques par les spins s'opère par sous-couche. Un spin doit remplir d'abord toutes les cases quantiques d'une même sous-couche avant d'être doublée dans une case quantique.
Enfin pour le spin, une case quantique ne peut recevoir, tout au plus deux spins, l'un de 1/2 et l'autre de -1/2.
On représente le spin par une flèche dans sa case quantique.

Hiérarchie des nombres quantiques

Tout électron de l'atome diffère au minimum d'une des 4 valeurs quantiques. D'où il est impossible d'avoir 2 électrons qui ont en commun les 4 valeurs quantiques. Chaque électron doit avoir 4 paramètres quantiques. Dans une orbitale, il ne peut y avoir qu'un maximum de 2 électrons de spin contraires.
1)Dans la couche K, n=1 et l=0 obligatoirement car l est entier et toujours plus petit que n, la sous-couche sera S et comme m=0 il y aura 1 seule case quantique alors, il reste le spin qui peut être de 1/2 ou de -1/2.
La couche K ne peut avoir qu'au maximum 2 électrons pour être complète.
La couche n=1 n'a qu'une seule orbitale sphérique, elles est appelé s.
H
1s² --> He dans cette sous couche K, il peut y avoir au maximum que 2 électrons de spin contraire.

On notera 1s¹ pour l'hydrogène et 1s² pour He , le 1 placé devant le s indique la couche de nombre quantique principal n, et l'exposant indique le nombre d'électrons qu'il y a dans la case quantique de cette sous-couche s.
2)Dans la couche L, n=2 et (l=0 ou l=1) et (m=0 ou m=-1 ou m=+1) et (le spin =1/2 ou -1/2).
La couche L ne peut avoir qu'au maximum 8 électrons pour être complète.
Ex)Ne : 1s² 2s² 2p⁶ --> 2 électrons pour n=1 et 2+6 électrons pour n=2. Donc la couche L est complète, l'atome est stable et c'est pourquoi, il est un gaz rare, car il n'aura aucune affinité (attirance) pour un autre atome.

1S² 2S¹--> Li

1S² 2S² 2p¹ -->B

1S² 2S² 2p² -->C

1S² 2S¹ 2p³ -->C avec 1 électron de l'orbital 2S en état d'excitation.

3)Dans la couche M, n=3 et (l=0 ou l=1 ou l=2) et (m=0 ou m=-1 ou m=+1 ou m=-2 ou m=+2) et (le spin =1/2 ou -1/2). Il ne peut y avoir que 18 électrons au maximum dans cette couche -> 1s² 2s² 2p⁶3s² 3p⁶ 3d¹⁰}1s² 2s² 2p⁶3s² 3p⁶ jusque là tout se passe comme prévu mais après, il faut suivre une règle de remplissage des couches et des sous-couches car les effets de répulsion des électrons entre eux commencent à se faire sentir à grand coup !.

ex)(Ne) 3s²3p⁶4s²-> Ca
(Ne) 3s²3p⁶3d¹4s²-> Sc

(Ne) 3s²3p⁵ -> Cl

4)Dans la couche N, n=4 et (l=0 ou l=1 ou l=2 ou l=3) et (m=0 ou m=-1 ou m=+1 ou m=-2 ou m=+2 ou m=-3 ou m=+3) et (le spin =1/2 ou -1/2).
(Ar) 3d¹⁰4s²4p⁵ -> Br

5) Dans la couche O, n=5 et (l=0 ou l=1 ou l=2 ou l=3) et (m=0 ou m=-1 ou m=+1 ou m=-2 ou m=+2 ou m=-3 ou m=+3) et (le spin =1/2 ou -1/2).
6) Dans la couche P, n=6 et (l=0 ou l=1 ou l=2) et (m=0 ou m=-1 ou m=+1 ou m=-2 ou m=+) et (le spin =1/2 ou -1/2).
7) Dans la couche Q, n=7 et (l=0) et (m=0) et (le spin =1/2 ou -1/2).

Avec cette règle on peut prévoir les 90% des réactions chimiques. Maintenant par logiciel, il a moyen de prévoir 99% des réactions chimiques, ces logiciels prennent en compte certaines exceptions.
Ces nombres quantiques définissent la répartition des orbitales autour du noyau.
Les mélanges sont formés de molécules différentes.
Ex) L'air contient 21 % de O₂, 78 % de N₂, et 1 % de gaz rares.
Un corps pur est formé de molécules identiques.

--corps pur simple est formé de molécules identiques et d'atomes tous identiques
Ex) du gaz de dioxyde pur (O₂)
--corps pur composé est formé de molécules identiques mais d'atomes d'éléments différents
Ex) l'eau distillée pure (H₂O)

En chimie : La couche externe, elle est dite couche périphérique, c'est d'elle que dépend toute la chimie.
Elle ne peut contenir qu'un maximum de 8 électrons. (sauf pour la première couche qui est complète avec 2 électrons)
Si cette couche périphérique contient 8 électrons, elle est dite complète. Et notre atome est obligatoirement un gaz rare. Ils sont stables. Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, (He est un gaz rare aussi car première couche complète avec 2 électrons)
Un atome de gaz rare est stable et il n'est pas attiré par un autre atome, c'est pourquoi il est un gaz.
--Si la couche périphérique à un nombre d'électrons inférieur à 4, l'atome veut se débarrasser de ses électrons excédentaires afin que sa couche précédente soit complète à 8 électrons. Il sera du type plutôt conducteur.
--Par contre si la couche périphérique à un nombre d'électrons supérieur à 4, l'atome veut s'approprier des électrons des autres atomes voisins. Il sera du type plutôt isolant.
--Si la couche périphérique à 4 électrons, on l'appelle semi-conducteur. Dans ce cas, l'atome veut s'approprier 4 électrons aux atomes voisins, ou bien il veut plutôt s'en débarrasser. Cette propriété est utilisée en électronique. Il peut être tantôt du type isolant ou tantôt du type conducteur.
Vous remarquerez immédiatement qu'un atome à tendance conducteur va essayer de s'unir avec un atome de tendance isolant, car le premier prêtera des électrons excédentaires au deuxième.
Un ion est une particule de charge électrique positive ou négative.
Ex) Cl^- représente un ion chlore 1 fois négatif. C'est un atome de clore qui a gagné 1 électron.

Ca⁺⁺ représente un ion calcium 2 fois positif. C'est un atome calcium qui a perdu 2 électrons.
PO₄^--- représente un ion 3 fois négatif contenant 1 atome de phosphore et 4 atomes d'oxygène.
C'est une molécule qui a gagné 3 électrons
H⁺ représente un ion d'hydrogène 1 fois positif. C'est un atome d'hydrogène qui a perdu 1 électron.

Exercices
1) Combien y a-t-il d'électrons dans ces symboles?
^{27₁₃Al, ¹⁹₉F^-, ⁵¹₂₅Mn⁺, ¹₁H⁺, ⁴⁰₂₀Ca⁺⁺}réponses : 13, 10, 24, 0, 18

Masse d'un atome
Avec la spectrométrie de masse, on a pu mesurer la masse de chaque atome d'élément différent.
Principe si de mêmes charges électriques traversent un même champ magnétique bien disposé dans un certain espace, les masses les plus légères seront davantage déviées que les masses les plus lourdes. Astucieux n'est-ce pas !
En 1960, on a choisi comme unité de masse (u), dalton ou (uma) le 1/12 de la masse de l'isotope 12 du carbone. L'unité u vaut donc 1,66056 * 10^-27 kg. Parce que l'isotope 12 du carbone est toujours présent dans les organismes vivants, il est facile à utiliser dans un spectromètre.
Masse relative atomique
Il nous reste à comparer la masse des autres éléments du tableau à cette masse (u). C'est pourquoi on parle de masse relative. Dans le tableau périodique des éléments de Mendeleïev, c'est cette fameuse masse relative qui est indiquée en bas à gauche de la case de cet élément.

Remarquez que la masse relative est un rapport de 2 masses dont les unités kg de masse se simplifient d'où Ar n'a pas d'unité. Ar est donc un nombre sans unité, il exprime bien une comparaison de masse. Remarquez qu'il est toujours supérieur à 1. Dans un spectromètre il est impossible de mesurer la masse de 1 seul atome. On mesure la masse par paquet d'atomes de cet élément et dans ce paquet il y a des isotopes différents de cet élément. Presque tous les éléments possèdent plusieurs isotopes. Heureusement la proportion des différents isotopes d'un élément est assez constante.
Ex) pour le Cl, il y a 75,4% ³⁵Cl et 24,6% de ³⁷Cl

La valeur moyenne est ((75,4*35)+(24,6*37))/100=35,45

Pour le carbone C, il y a 98,89 % ¹²C et 1,108 % ¹³C

La valeur moyenne est ((98,89*12)+(1,108*13))/100=12,011

Pour l'hydrogène H, il y a 99,21 % ¹H et 0,79 % ²H

La valeur moyenne est ((99,21 *1)+( 0,79 *2))/100=1,0079

Masse relative MOLECULAIRE
Une molécule a une masse égale à la somme des masses de chacun de ses atomes.
La masse relative d'une molécule est la somme des masses relatives de chacun de ses atomes.
Ex) Mr de CO = 12+16=28
Mr de CO₂=12+(2*16)=44
Mr de N₂=2*14=28
Mr de H2O=(2*1)+16=
En pratique, on ne calcule pas la masse d'un seul atome, alors on travaillera avec des grammes ou des moles.
La mole
L'unité u vaut donc 1,66056 * 10^-27 kg ou 1,66056*10^-24 gr

Pour avoir 1 gr --> (1,66056*10^-24)*(6,022*10²³)=
(1,66056*10^-24)*(0,6022*10²⁴)=1,66056*0,6022= 1 gr
Si on prend toujours le même nombre de molécules 6,022*10²³ , appelé nombre d'Avogadro, on pourra remplacer la masse relative de cette molécule par des grammes sans faire d'erreur. Les chimistes travailent avec des grammes ou avec des moles.
Le nombre d'Avogadro= 1gr / (1,66056*10^-24) gr=1/(0,166056*10^-23)=
6,022*10²³molécules/mol
1 mole contient toujours le même nombre de molécules!
Bien comprendre la mole, c'est hyper important, beaucoup d'élèves font des erreurs dans cette matière.
Ex) 1 mole de CO=12+16=28 gr

1 mole de CO₂=12+(2*16)=44 gr
1 mole de H₂O=(2*1)+16=18 gr
1 mole de N₂=2*14=28 gr
1 mole de ¹²₆C=12 gr exact
bien sur pour avoir plus facile, j'ai arrondi au gr.
La mole quantifie la matière.
Une mole d'atomes de fer contient 6,022*10²³ atomes de fer
Une mole d'azote contient 6,022*10²³ molécules d'azote
Une mole d'atomes de carbone contient 6,022*10²³ atomes de carbone
Une mole d'eau contient 6,022*10²³ de molécules d'eau

Suite

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