Chimie : Théorie 1. Définir -Spectre atomique : Les atomes n’émettent un rayonnement que si on les soumet a à une excitation, par exp. par chauffage. Les spectres ainsi émit sont les spectres de raies, qui comportent un ensemble de fréquences caractéristiques. -Rayon covalent : Le rayon covalent est égal à la moitié de la distance – appelée longueur de liaison – entre deux atomes du même élément lorsque ceux-ci sont liés par une liaison covalente dans la molécule du corps simple correspondant. -Energie d’ionisation : L’énergie d’ionisation d’un élément est l’énergie qu’il faut fournir à un atome de cet élément à l’état gazeux pour en séparer un électron et former ainsi un ion + gazeux. -Electroaffinité (affinité électronique) : L’électroaffinité d’un élément est l’énergie libérée lors de l’addition d’un électron à un atome gazeux de cet élément, aboutissant à la formation d’un ion négatif gazeux. -Electronégativité : L’électronégativité d’un élément est la tendance d’un atome de cet élément à attirer vers lui les électrons d’une liaison. -Chimie Organique : La chimie organique est définie comme la chimie des composés du carbone par opposition à la chimie minérale qui étudie les corps simple et les composés de tous les éléments autres que le carbone -Isomère : les isomères sont des composés dont la formule brute est identique mais qui diffèrent par la dispositions des atomes.(ainsi C4H10, peuvent être des molécules différentes : le butane normal/isobutane) 2. Expliquer « l’énergie d’un électron est quantifiée » L’énergie d’un électron ne pouvant être prendre que certaines valeurs bien définies, on dit que cette énergie est quantifiée 3. Décrire le modèle atomique de Bohr En 1913, Niels Bohr propose une description de l’atome d’hydrogène qui permet d’expliquer le spectre atomique de cet élément. L’idée : L’électron d’un atome d’hydrogène ne peut décrire qu’un certain nombre d’orbites bien définies autour du noyau. Dix an plus tard, Bohr démontre que les seuls niveaux d’énergie associées aux orbites peuvent être calculé comme suit : En = -A/n² où A = 2.18 * 10-18 J et n = 1, 2, 3, … (voir cours page 22) 4. Citer les 4 nombres quantiques, en donner les symboles et les valeurs possibles Les travaux de Bohr ont surtout été consacrés à l’atome de d’hydrogène, car les autres éléments sont plus complexes. Des développements théoriques ont conduit à admettre que quatre nombres quantiques sont nécessaires pour décrire complètement l’état d’un électron dans un atome, c.-à-d. à la fois son énergie et sa géométrie de la région de l’espace dans laquelle il évolue. Les valeurs de ses 4 nombres quantiques identifient un électron dans un atome comme les 4 indications d’une adresse(ville, rue, numéros, étage) identifient un habitant dans un pays. Ces nombres peuvent prendre que certaines valeurs : Symboles Dénomination Valeurs possibles n Nombre quantique principal n >/= 1 1,2,3,4,… l Nombre quantique secondaire 0 couche K n=2 ==> couche L n=3 ==> couche M n=4 ==> couche N -Parmi les électrons d’une couche, ceux qui possèdent le même nombre quantique secondaire « l » constituent une sous-couche, dont le symbole est une lettre minuscule : l=0 ==> sous-couche s l=1 ==> sous-couche p l=2 ==> sous-couche d l=3 ==> sous-couche f (Voir reste feuilles du cours pour les exercices,…) 5. Expliquer la variation de rayon atomique, de l’énergie d’ionisation et de l’électro affinité, dans une période et dans une famille. Le rayon atomique : La valeur de ce rayon est donnée dans le tableau périodique. L’examen du graphique qui montre l’évolution du rayon covalent en fonction du nombre atomique permet de tirer les conclusions suivantes : - dans une famille, le rayon augmente avec le nombre atomique ; - dans une période, le rayon varie en raison inverse de Z Deux facteurs influences le rayon atomique. Ce sont, d’une part, le nombre quantique principale de la couche externe et, d’autre part, l’attraction électrostatique entre le noyau et les électrons de cette couches. L’attraction exercée par le noyau sur un électron de la couche externe est donc inférieure à ce que serait en l’absence des autres électrons qui exercent un effet d’écran. La charge + responsable de l’attraction est inférieur à Z+ ; on l’appelle la charge nucléaire effective, CNE. En tenant compte des ses deux facteurs, nombre quantique principale de la couche externe et CNE, il est possible d’expliquer la variation atomique dans une famille et dans une période. -Dans une famille : Chaque fois qu’on passe d’un élément à un autre, le nombre quantique principal augmente d’une unité et l’atome possède donc une couche électronique supplémentaire. En ce qui concerne la CNE, les calculs pour les alcalins montrent qu’elle varie très peu. Le nombre quantique principale de la couche de valence est donc le seul facteur influençant le rayon atomique et celui-ci croît avec n, c.-à-d. lorsqu’on descend dans une famille. -Dans une période : Les électrons de valence appartiennent tous à la même couche et le facteur n joue donc pas. Par contre, la CNE augmente régulièrement chaque fois qu’on passe d’un élément à un autre et , les électrons d’une même couche subissant une attraction de plus en plus forte, le rayon diminue de la première à la dernière famille. L’énergie d’ionisation : (équation voir cours page 32) L’électron concerné est celui dont le départ est le plus facile, c-à-d un électron occupant le plus niveau d’E de la couche externe. L’ionisation peut-être provoqué par l’apport d’E ou lors d’une réaction chimique. L’énergie d’ionisation diminue lorsqu’on descend dans une famille et augmente quand on parcourt une période de gauche à droite. ==>Elle varie en raison inverse du rayon atomique. L’électroaffinité : mesure l’affinité d’un atome d’un élément pour les électrons étrangers à cet atome. + la fixation est facile, plus l’E dégagé est grande. La facilité avec laquelle un atome fixe un électron dans sa couche externe est fonction de la distance entre le noyau et cette couche==> elle varie donc en raison inverse du rayon atomique (Voir résumé page 33) 6. Expliquer de quoi dépend la stabilité d’une liaison ionique La liaison ionique s’établit entre deux atomes dont les électronégativités diffèrent d’au moins 1.7 unités, ce qui ne peut avoir lieu que si l’un des deux atomes appartient à un métal et l’autre à un non métal. Dans ce type de liaison, un atome de métal donne un (ou plusieurs) électrons à un atome de non métal. Les ions ainsi formés s’attirent et c’est cette attraction qui constitue la liaison ionique. 7. Tracer la courbe de la variation d’E potentielle d’un système constituer par deux atomes d’hydrogène et en expliquer les différents domaines. Lorsque deux atomes se rapprochent, il peut se manifester entre eux deux types d’interaction : des forces de répulsion ou d’attraction entre leurs nuages électroniques et leurs noyaux respectifs. Considérons le cas de l’atome (voir page39+ domaines différents de la courbe) 8. Dire par quoi le nombre de liaisons réalisables par un atome est limité Le nombre de liaisons réalisables par un atome est en effet limité, d’une part, par le nombre d’électrons présents dans la couche externe et, d’autre part le nombre maximal d’électrons que peut contenir cette couche. 9. Expliquer la différence entre covalente normale et coordinance Covalente Normale : ici le doublet de liaison est formé à partir de deux électrons célibataires, provenant chacun d’un des deux atomes liés. La mise en commun d’électron est symbolisé par un « lasso » (voir page 40). Covalente coordinance : ici l’un des atomes, « le donneur » fournit une paire, déjà constituée de sa couche externe et l’autre, « l’accepteur », reçoit cette paire dans une case vide de sa couche externe 10. Expliquer pourquoi le carbone ne fait que des liaisons covalentes Conclusion : Pour s’unir par une liaison covalente, deux atomes doivent satisfaire à une des conditions suivantes : -posséder tous deux un électron célibataire, -posséder l’un un doublet disponible et l’autre une case vide. (je n’est pas trouvez telle qu’elle dans le cours, mais on peut en déduire facilement que le carbone est une liaison covalente, car elle possède 4 doublet, donc elle ne peut que s’unir avec un atome possèdant une case vide==> ce qui en fait une liaison covalente). Fin de la théorie, bien sûr je n’est pas commencé à scanner les images (pas le temps) et avec les feuilles du cours, vous voilà prêt à étudier. Si vous trouvez qu’il manque quelques choses, prévenez moi, ou alors étudier comme des gros fates sur mon résumé s’en comparer avec votre cours, comme vous le sentez ;)