Constitution de la matière/De l'atome aux édifices chimiques

Les isotopes

Un atome peut avoir plusieurs isotopes.

La proportion d'isotopes de chaque atome est connue. On peut voir la proportion de quelques isotopes dans les tableaux ci-dessous.

Isotopes du carbone C	Pourcentage
$\underset{12}{\overset{}{6}}\mathrm{C}$	98,90 %
$\underset{13}{\overset{}{6}}\mathrm{C}$	1,10 %
$\underset{14}{\overset{}{6}}\mathrm{C}$	traces

Isotopes de l'oxygène O	Pourcentage
$\underset{16}{\overset{}{8}}\mathrm{O}$	99,762 %
$\underset{17}{\overset{}{8}}\mathrm{O}$	0,038 %
$\underset{18}{\overset{}{8}}\mathrm{O}$	0,200 %

Isotopes du cuivre Cu	Pourcentage
$\underset{63}{\overset{}{29}}\mathrm{C}u$	69,17 %
$\underset{65}{\overset{}{29}}\mathrm{C}u$	30,83 %

source : www.periodni.com

Ions monoatomiques

Définition

L'atome et l'ion appartenant au même élément chimique (par exemple l'élément oxygène) ont le même noyau ; seul le nombre d'électrons est modifié. Leurs numéros atomiques Z sont identiques, donc leurs nombres de protons aussi. Leurs charges sont différentes (l'atome est neutre, l'ion est chargé positivement ou négativement).

Charge électrique d'un ion

Le nombre de protons et d'électrons n'étant pas les mêmes, un ion n’est pas électriquement neutre.

Quelques ions à connaître :

Anions		Cations
Oxyde	${\mathrm{O}}^{2-}$	Sodium	$\mathrm{N}{a}^{+}$
Fluorure	${\mathrm{F}}^{-}$	Aluminium III	$\mathrm{A}{l}^{3+}$
Sulfure	${\mathrm{S}}^{2-}$	Fer II	$\mathrm{F}{e}^{2+}$
Chlorure	$\mathrm{C}{l}^{-}$	Fer III	$\mathrm{F}{e}^{3+}$
Bromure	$\mathrm{B}{r}^{-}$	Cuivre II	$\mathrm{C}{u}^{2+}$
		Zinc II	$\mathrm{Z}{n}^{2+}$
		Argent	$\mathrm{A}{g}^{+}$

Calcul de la charge

Calcul de la charge d'un atome :

Soit un atome ${}_{Z}X$, sa charge est égale à :

Q_atome = Q_protons + Q_électrons

or Q_protons = Z × e
et Q_électrons = Z × (-e)

d'où Q_atome = Z × e + Z × -e = Z × (e - e) = 0 (l'atome est électriquement neutre)

Calcul de la charge pour des ions :

Soit un ion ${}_Z{X}^{+}$, l'atome a perdu un électron Qion = Qprotons + Qélectrons or Qprotons = Z × e et Qélectrons = (Z - 1) × (-e) d'où Qion = Z × e + (Z - 1) × (-e) = +e

Soit un ion ${}_Z{X}^{2-}$, l'atome a gagné deux électrons Qion = Qprotons + Qélectrons or Qprotons = Z × e et Qélectrons = (Z + 2) × (-e) d'où Qion = Z × e + (Z + 2) × (-e) = -2e

Composés ioniques

Les composés ioniques sont électriquement neutres car la charge globale portée par les anions compense la charge globale portée par les cations.

L'élément chimique

Corps simples et corps composés

Exemples :

Corps simples		Corps composés
Dioxygène	${\mathrm{O}}_2$	Acide chlorhydrique	$\mathrm{H}Cl$
Cuivre	$\mathrm{C}u$	Oxyde de cuivre (solide)	$\mathrm{C}u{O}_{(s)}$
ions Fer II	$\mathrm{F}{e}^{2+}$	Dioxyde de carbone	$\mathrm{C}{O}_2$

Loi de conservation des éléments chimiques

Aucun élément chimique (nouveau) n'apparaît ou disparaît entre le début et la fin de la transformation.