chimie - Atomisitque

7/26/2019 chimie - Atomisitque

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Table des matieres

1 Organisation de la matiere 1

1.1 Classification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.2 Methodes physiques de separation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2.1 Filtration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.2.2 Distillation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.2.3 Chromatographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.3 Tableau de Mendeleev . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.4 Electrons et nucleons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.4.1 Experience de J.J. Thomson (Atkins p.5) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.4.2 Modeles atomique de Rutherford (Atkins p.6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21.4.3 Numero atomique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31.4.4 Isotopes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2 Structure de latome 4

2.1 Spectre demission de lhydrogene . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.2 Rayonnement electromagnetique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42.3 Quantification de lenergie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.4 Modele atomique de Bohr . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52.5 Dualite onde-particule . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.6 Modele de la mecanique quantique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

2.6.1 Equation de Schrolinger . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62.6.2 Modele ondulatoire de latome H . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.6.3 Nombres quantiques des orbitales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.6.4 Orbitales atomiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72.6.5 Spin de lelectron . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.6.6 Atomes polyelectroniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102.6.7 Energie des orbitales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112.6.8 Principe de construction (aufbau) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.7 Configuration electronique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132.7.1 Proprietes generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.8 Exemples de questions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3 Periodicite des proprietes atomiques 14

3.1 Rayons atomiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143.2 Energies dionisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143.3 Affinites electroniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153.4 Rayons ioniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

5(@(v)p - i - Resume de Chimie


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TABLE DES MATIERES 31 decembre 2002

4 Notions de nomenclature 16

4.1 Anions et cations monoatomiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

4.2 Cations de metaux donnant plusieurs cations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164.3 Ions polyatomiques courants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174.4 Acides courants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

5 Quantites et reactions chimiques 18

5.1 Mole, Masse molaire et Molarite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185.2 Equations chimiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185.3 Stoechiometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

5.3.1 Calculs en moles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185.3.2 Calculs en masse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

5.4 Equilibre chimique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195.4.1 Principe de le Chatelier . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

6 Les liaisons chimiques 20

6.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206.1.1 Observation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206.1.2 Conclusions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

6.2 Types de liaisons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206.3 Liaisons Intramoleculaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

6.3.1 Liaison ionique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216.3.2 Liaison covalente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

A Glossaire I

5(@(v)p - ii - Resume de Chimie


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Chapitre 1

Organisation de la matiere

1.1 Classification

La matiere est classee suivant le schema suivant :

Matire

Mlange

htrogne

Mlange homognes

(solutions)

Substances pures

Composs Corps

Simples

Atomes

ElectronsNoyaux

Protons Neutrons

Mthodes Physiques

Physiques

Mthodes

Mthodes chimiques

Fig.1.1 Classification de la matiere

Les electrons sont presque 2000 fois plus legers que les nucleons (protons et neutrons), raison pourlaquelle lorsquil manque des electrons le poids de latome ne change preque pas.

1.2 Methodes physiques de separation

Il existe differentes methodes permettant de separer les differents atomes formant un melangeheterogene :

5(@(v)p - 1 - Resume de Chimie


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CHAPITRE 1. ORGANISATION DE LA MATIERE 31 decembre 2002

1.2.1 Filtration

Cest la separation dun melange heterogene dun solide et dun liquide par le passage a travers un

fin tamis. Les deux corps se separent donc grace a la difference de solubilite du solide par rapportau liquide.

1.2.2 Distillation

Cest la separation des constituants dun melange par lutilisation des differences de volatilite.

1.2.3 Chromatographie

Cest une technique de separation fondee sur une aptitude de certaines surfaces a absorber plus oumoins fortement des substances differentes. Les deux corps se separent donc grace a une difference

daffinite.

1.3 Tableau de Mendeleev

Le premier tableau periodique des elements a ete realise par Mendeleev en 1872. Il avait dejaimagine les proprietes de certains atomes qui navaient pas encore ete decouverts a cette epoque.

1.4 Electrons et nucleons

1.4.1 Experience de J.J. Thomson (Atkins p.5)

Thomson etudiait les rayons cathodiques (des rayons qui sont emis lorsquon applique une differencede potentiel elevee (un voltage eleve) entre deux electrodes dans un tube de verre sous vide). Il amontre quils sont des flux de particules chargees negativement. Ils proviennent de linterieur desatomes qui constituent lelectrode appele cathode. Thomson a montre que les particules chargeesetaient les memes quel que soit le metal utilise pour la cathode. Il en a conclu quelles faisaientpartie de la composition de tous les atomes. Ces particules ont ete appelees electrons et notees e.

1.4.2 Modeles atomique de Rutherford (Atkins p.6)

Rutherford savait que certains elements emettaient des flux de particules chargees positivementquil appelait particules alpha (). Il decida de bombarder avec des particules une feuille dor

epaisse de quelques atomes. Si les atomes ressemblaient effectivement a une gelee chargee posi-tivement, toutes les particules devaient traverser facilement la feuille, quelques-unes seulementsubissant une legere deviation. Mais alors que presque toutes les particules traversaient effecti-vement la feuille ou netaient que tres legerement deviees, une sur 20 000 etait deviee de plus de90, et quelques particules rebondissaient droit vers leur point de depart.

Il en conclu donc que les atomes devaient contenir des centres ponctuels massifs charges positive-ment entoures dun grand volume despace essentiellement vide. Il appela noyau atomique le regionponctuelle chargee positivement. Son raisonnement etait quune particule chargee positivementqui frappait directement un des tres petits mais tres lourds noyaux dor etait fortement repousseepar sa charge positive et subissait une deviation angulaire importante. Les electrons dun atomesont clairsemes dans lespace autour du noyau.



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CHAPITRE 1. ORGANISATION DE LA MATIERE 31 decembre 2002

1.4.3 Numero atomique

Le nombre de protons dun noyau atomique est appele le numero atomique Z de lelement. Ce

nombre correspond egalement au nombre delectrons a lexterieur du noyau.

1.4.4 Isotopes

Les isotopes dun element sont mis en evidence par la spectrometrie de masse. Grace a la spec-trometrie de masse, on a pu observer quil y a des variations importantes dans les masses atomiquesmesuree experimentalement. Cest du au fait que le nombre de neutrons nest pas toujours le meme :il y a donc des isotopes (ce sont des atomes qui ont le meme numero atomique mais pas le memenombre de neutron). Par exemple il y a le carbone 12 et la carbone 14. Ces isotopes sont notes :146 C et

126 C.



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Chapitre 2

Structure de latome2.1 Spectre demission de lhydrogene

La lumiere blanche peut etre decomposee grace a un prisme ou a de leau. Si lon decomposede maniere similaire le rayonnement emis par lhydrogene on arrive a des raies distinctes dontles espacements ne sont pas reguliers. Le spectre de lhydrogene nous indique la disposition desniveaux denergie de latome, parce que la frequence de la radiation emise lors dune transition estproportionnelle a la difference denergie entre les deux niveaux impliques.

2.2 Rayonnement electromagnetique

Le rayonnement electromagnetique possede trois caracteristiques principales :

1. Il se deplace a la vitesse de la lumiere : c

2. Il possede une longueur donde

3. et une frequence

La formule liant ces trois principales caracteristiques est la suivante :

= c (2.1)

Grace a la constante de Planck (h= 6, 63 1034 J.s) on peut connatre lenergie dun photon :

Ephoton= h=hc

(2.2)

Cette formule correspond a la condition de frequence de Bohr.

2.3 Quantification de lenergie

Les longueurs donde les plus courtes ont lenergie la plus elevee. Cette echelle denergie tientcompte dune varation reguliere.

Energie

croissante

Transitionnergtique

Niveau dnergie atteint

aprs la transition

Niveau dnergie de dpart

Energie absorbe

E

EE

1

2

3

Fig.2.1 Absorption denergie par latome



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CHAPITRE 2. STRUCTURE DE LATOME 31 decembre 2002

E

E

E

1

2

3

Transition

nergtiqueEmission dun photon

Fig.2.2 Emission denergie par latome : E= h= E2 E1

Les electrons ont tendance a changer de niveau denergie mais cela correspond a la desexcitationdun electron (lemission). Si latome absorbe de lenergie, les electrons peuvent aussi passer de lapremiere a la deuxieme couche par exemple comme illustre par la figure 2.1. On peut ainsi faire undiagramme energetique.

2.4 Modele atomique de Bohr

4

3

1

2

5

E

Fig. 2.3 E 1n2

Les differentes fleches de la figure 2.3 correspondent aux changements visibles. Au plus lenergieest negative au plus le corps est stable.

Le rayon de la premiere orbite vaut 53pm. On peut quantifier le moment angulaire gr ace a laformule :

mr = nh

2 (2.3)



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n = 1

n = 2

n = 3

n = 4

n = 5

Spectre de raies

longueur donde

Fig.2.4 r n2

Lobservation de raies spectraes discretes suggere que lelectron dans latome ne peut avoir quecertains niveaux denergie. Les transitions entre ces niveaux denergie engendrent des photons en

accord avec la condition de frequence de Bohr.

2.5 Dualite onde-particule

Grace a la condition de frequence de Bohr et a Einstein :

E = h= hc

E = mc2

= h

mc (2.4)

G.P. Thomson a montre que les electrons reflechis a travers une feuille dor presentent une figurede diffraction. Ceci a permis de montrer que lelectron est non seulement une particule mais aussiune onde. Raison pour laquelle on parle de dualite onde-particule.

2.6 Modele de la mecanique quantique

2.6.1 Equation de Schrolinger

Lequation de Schrolinger est la suivante :

H = E (2.5)

dans laquelle Hest loperateur Hamiltonien (un operateur est une serie doperation) qui contient :



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un terme denergie cinetique

un terme denergie potentielle

Les solutions (fonctions donde dependant de la position) sont appellees orbitales atomiques.Elles correspondent a des energies quantifiees et sont caracterisees par des nombres quantiques.

2.6.2 Modele ondulatoire de latome H

Si on a pas un nombre entier de longueur donde, il y aura un dephasage, donc ca va sannuler.Nous retrouvons ici les deux formules qui ont permis de quantifier le moment angulaire :

2r = n (2.6)

=

h

m (2.7)

mr = nh

2 (2.8)

2.6.3 Nombres quantiques des orbitales

Il existe quatre nombres quantiques :

1. n : le nombre quantique principal. Il reference les couches, leurs energie et leurs tailles.

2. l : le nombre quantique secondaire ou azimuthal. Il reference les sous-couches, et donc leursformes.

3. ml : le nombre quantique magnetique. Il reference lorbitale dune sous couche, et son orien-tation relative.

4. ms : le nombre quantique de spin. Il reference le sens dans lequel tourne lelectron

On peut ainsi etablir le tableau (2.1).Les solutions de lequation de Schrolinger sont caracterisees par les nombres quantiques. Ceux si

possedent certaines proprietes :

Le nombre dorbital = 2l+ 1

l ml +l

l < n

ms= 1

2Le principe dincertitude de Heisenberg nous dit :

x (m) h

4 (2.9)

On ne sait donc pas ou se trouve lelectron ! !

2.6.4 Orbitales atomiques

En mecanique classique, nous parlons de la trajectoire dun ob jet. Mais a cause des proprietesondulatoires de lelectron, nous ne pouvons pas dire que lelectron se trouve a un endroit particulierdans latome. Ce que lequation de Schrolinger nous permet de calculer cest la probabilite detrouver lelectron a un endroit donne de lespace.



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n l designation

de lorbitale

ml nombre dorbitales

1 0 1s 0 1

2 0 2s 0 11 2p -1,0,1 3

3 0 3s 0 11 3p -1,0,1 32 3d -2,-1,0,1,2 5

4 0 4s 0 11 4p -1,0,1 32 4d -2,-1,0,1,2 53 4f -3,-2,-1,0,1,2,3 7

... ...

... ...

...

Tab.2.1 Nombres quantiques des quatre premire orbitales de latome dhydrogene

La region de lespace ou on a le plus de chance de trouver lelectron est appele orbitale atomique.Pour visualiser une orbitale atomique, nous pouvons nous figurer un nuage entourant le noyau, la

densite du nuage representant la probabilite dy trouver lelectron. Dans le cas de lelectron danslorbitale 1s, il y a une distribution radiale de la probabilite. La distance a laquelle on a le plus dechance de trouver un electron est 53pm.



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Distance du noyau (r)

probabilit

totale

Fig. 2.5 Probabilite totale de la presence de lelectron dans lorbitale 1s (4r22)

Voici la forme des differentes orbitales :

Fig.2.6 Orbitales s

Fig. 2.7 Orbitales p

Fig. 2.8 Orbitales d



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2.6.5 Spin de lelectron

La quantification du spin de lelectron est confirmee par lexperience de Stern et Gerlach dans

laquelle un faisceau datomes se divise en deux en passant entre les poles dun aimant. Les atomesde lun des faisceaux ont un element celibataire , ceux de lautre faisceau un electron celibataire.

Lelectron est doue de spin ; le spin est decrit par le quatrieme nombre quantique ms, qui ne peutprendre que deux valeurs.

2.6.6 Atomes polyelectroniques

Pour ce qui est des atomes polyelectroniques, il ny a pas de solution exacte de lequation deSchrolinger ; cela est du a plusieurs facteurs :

Repulsion entre les electrons

Effet decran des electrons

Charge effective du noyau

Effet de penetration des electrons

2s2p

Distance du noyau

probabilitt

otale pntration

Fig. 2.9 Ditribution radiales de probabilites



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2.6.7 Energie des orbitales

1s

2s 2p

3s 3p 3d

4s 4p 4f

5s

4d

6s

5d5p 5f

Energie (chelle arbitraire)

Atome dhydrogne

1s

2s

2p

3s

3p

3d

4s

4p5s

6s5p4d

Atome polylectroniqu

Fig. 2.10 Energie des orbitales

2.6.8 Principe de construction (aufbau)

Il y a trois grandes regles de remplissage des orbitales :

Regle de Klechkowsky

Le remplissage des orbitales par les electrons seffectue en fonction des energies des orbitales encommencant par celle de plus basses energies.

Principe dexclusion de Pauli

Une orbitale peut comporter au plus deux electrons de spins opposes - dans un atome donne, deuxelectrons ne peuvent etre caracterises par le meme ensembele de nombres quantiques.

Regle de Hund

Pour un atome, la configuration de moindre energie est celle pour laquelle, dans un ensembledorbitales de meme energie (degenerees), il y a le plus grand nombre possible delectrons celibataires(non apparies) dont les spins sont paralleles.



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Ordre de remplissage des orbitales

3s

1s

2s

4s

5s

7s

6s

6p

5p

4p

3p

2p

7p

6d

5d

4d

3d

5f

4f

Fig. 2.11 Schema de Klechkowsky

Tableau periodique

Rappelons quelques definissions :

- Regle de loctet : Lorsquun atome dispose de 8e dans ses dernieres couches, il est dit aloctet et est tres stable.

- Electron de valance : Ce sont les electrons de la dernieres couche. Ce sont ceus qui sontimpliques dans une reaction chimique, les autres sont dit electrons de coeur. (ce sont leselectrons du gaz noble qui precede)

Pour ce qui est des elements non-transtionnels, il y a une certaine regularite dans le remplissagedes orbitales en fonction de leur groupe :

- Groupe 1 : ns1

- Groupe 2 : ns2

- Groupe 13 : ns2np1






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2.7 Configuration electronique

Les elements de transition ont tous des couches electroniques incompletes ; les elements du groupe12 ne sont donc pas vraiment des elements de transition.

Ce sont les electrons d qui ne remplissent pas completement les orbitales qui sont sources demagnetisme.

Certains atomes ont des configurations electroniques qui ne respectent pas les regles de remplis-sages (Cr, Cu, Ag, ...). Leur etat energetique est plus favorable lorsque la sous couche s ne contientquun electron, et la couche d en contient 5 ou 10 (Gr 6 et Gr11). Dans le cas ou chaque orbitalene contient quun electron ; la repulsion interelectronique est reduite au minimum. Dans le cas duCuivre (lorbitale s ne contient quun e et les orbitales d en contiennent chacune 2), son etat estegalement tres stable, car lelectron 4sde la seule couche incomplete intervient dans les liaisons, etse trouve dans une mer delectron, il ny a donc pas de magnetisme.

2.7.1 Proprietes generales

Les metaux sont :

malleables

conducteurs

et ont un point de fusion tres faible.

Les metallodes sont

pas malleables

isolants

et ont un point de fusion peu eleve

2.8 Exemples de questions

Combien delectrons y-a-t-il dans une sous-couche pour laquelle l = 3 ? Il sagit dune souscouche f, il y a donc 7 orbitales donc 14 electrons.

Quelle est la notation pourn= 4 et l= 2 ? 4d10

Quels sont les ensembles de quatre nombres quantiques possibles ?

(a) n= 5, l= 4, ml = 4, ms= 12 : Possible, il sagit de 5g

9

(b) n= 2, l= 3, ml = 0, ms= 12 : Impossible, car l doit etre strictement inferieur a n.



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Chapitre 3

Periodicite des proprietes atomiques

3.1 Rayons atomiques

Tout au long dune periode, les rayons atomiques ont tendance a diminuer car il y a une aug-mentation de la charge effective du noyau qui est plus importante que laugmentation du nombredelectron et qui provoque la diminution de leffet decran. Dans un groupe n augmente leselectrons occupent des orbitales de plus en plus volumineuse le rayon et leffet decran aug-mentent.

Fig. 3.1 Quelques rayons atomiques

3.2 Energies dionisation

En general, lenergie dionisation a tendance a augmenter tout au long dune periode. Mais il y aquelques irregularites :

Lenergie dune orbitale 2s est superieure a lenergie dune orbitale 2p, ce qui explique pourquoilenergie dionisation du Berylium (4) est superieure a celle du Bore (5)

Lenergie dionisation de lAzote (7) est superieure a celle de loxygene (8) car il y a quatreelectrons pour loxigene qui viennent se loger dans les sous-couchep. Il est donc plus faciledarracher le quatrieme electron de loxygene que le troisieme de lazote.

Remarquons la difference considerable qui existe entre lenergie dionisation necessaire a larrache-ment dun electron de coeur (en gras) et celle necessaire a larrachement dun electron de valence.Remarquons egalement quil y a une augmentation globale de gauche a droite, et une diminutionglobale de bas en haut.



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CHAPITRE 3. PERIODICITE DES PROPRIETES ATOMIQUES 31 decembre 2002

Elements I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7Na 495 4560

Mg 735 1445 7730Al 580 1815 2740 11 600Si 780 1575 3220 4350 16 100P 1060 1890 2905 4950 6270 21 100S 1005 2260 3375 4565 6950 8490 27 000

Cl 1255 2295 3850 5160 6560 9360 11 000Ar 1527 2665 3945 5770 7230 8780 12 000

Tab. 3.1 Energies dionisations successives

3.3 Affinites electroniquesCela correspond a lenergie degagee lors de la capture electronique dans la reaction

X(g) + e X(g) (3.1)

Prenons lexemple de la reaction : Mg + 2 Cl Mg2+ + 2 Cl. Dans cette relation les Mg2+ sontles cations et 2 Cl sont les anions. Dans cette reaction lenergie dionisation correspond a (energiede premiere ionisation de Mg + energie de deuxieme ionisation de Mg) + -(energie dionisation deCl) 2.

Fig.3.2 Quelques affinites electroniques

3.4 Rayons ioniques

Les ions ont des rayons ioniques moins importants que les rayons atomiques. Un anion est tou-jours plus grans que son atomes correspondant. Un cation est toujours plus petit que son atomecorrespondant.

Inserer tableau des rayons ioniques



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Chapitre 4

Notions de nomenclature4.1 Anions et cations monoatomiques

cations nom anion nom

H+ hydrogene H hydrureLi+ lithium F fluroureNa+ sodium Cl chlorureK+ potassium Br bromure

Cs+

cesium I

iodureBe2+ beryllium S2 sulfureMg2+ magnesium N3 nutrureCa2+ calcium P3 phosphureBa2+ baryum O2 oxydeAl3+ aluminiumAg3+ argentZn2+ zincCd2+ cadmium

Tab.4.1 Anions et cations monoatomiques

4.2 Cations de metaux donnant plusieurs cations

ion nom systematique

Fe3+ fer(III)Fe2+ fer(II)Cu2+ cuivre(II)Cu+ cuivre(I)Co3+ cobalt(III)

Co2+ cobalt(II)Sn4+ etain(IV)Sn2+ etain(II)Pb4+ plomb(IV)Pb2+ plomb(II)Hg2+ mercure(II)

Hg22+ mercure(I)

Tab. 4.2 Cations de metaux donnant plusieurs cations



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CHAPITRE 4. NOTIONS DE NOMENCLATURE 31 decembre 2002

4.3 Ions polyatomiques courants

ion nom ion nom

Hg22+ mercure(I) NCS thiocynate

NH4+ ammonium CO3

2+ carbonateNO2

nitrite HCO3 hydrogenocarbonate

NO3 nitrate (ou bicarbonate)

S032 sulfite ClO hypochlorite

S043 sulfate ClO2

chloriteHSO4

hydrigenosulfate ClO3 chlorate

(ou bisulfate) ClO4 perchlorate

OH hydroxyde CH3COO acetate

CN cyanure MnO4

permanganatePO4

3 phosphate Cr2O72 dichromate

HPO42 hydrogenophosphate CrO4

2 chromateH2PO4

dihydrogenophosphate O22 peroxyde

C2O42 oxalate

Tab.4.3 Ions polyatomiques courants

4.4 Acides courants

acide nom acide nom

HF acide fluorhydrique HNO3 acide nitriqueHCl acide chlorhydrique HNO2 acide nitreuxHBr acide bromhydrique H2SO4 acide sulfuriqueHI acide iodhydrique H2SO3 acide sulfureux

HCN acide cyanhydrique H3PO4 acide phosphoriqueH2S acide sulfhydrique CH3CO2H acide acetique

Tab.4.4 Acides courants



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Chapitre 5

Quantites et reactions chimiques

5.1 Mole, Masse molaire et Molarite

Une mole represente Na = 6, 022 1023 entites (atomes, molecules ou ions). Na est le nombre

dAvogadro.La masse molairedune entite est la masse dune mole de cette entite :

Masse de lechantillon = nombre de moles masse molaire de lelement (en gramme par mole)

(5.1)La molarite(concentration molaire) dune solution est le nombre de moles de solutes par litre de

solution (pas de solvant ! !).

Molarite = nombre de moles de solutes

volume de la solution (en litres) (5.2)

5.2 Equations chimiques

Lequation chimique resume la reaction chimique (le processus reel). Les coefficients stoechiometriquessont les nombres qui multiplient des formules chimiques entieres dans une equation chimique. Une

equation chimique exprime une reaction chimique en utilisant les formules chimiques ; les coeffi-cients stoechiometriques sont choisis de facon a montrer que les atomes ne sont ni crees ni detruitsau cours de la reaction (ce pourquoi il faut ponderer les equations chimiques).

5.3 Stoechiometrie

5.3.1 Calculs en moles

Ce calcul seffectue en trois etapes :

1. Ecrivez lequation equilibree de la reaction examinee.

2. Trouvez la relation stoechiometrique entre les deux substances en question et utilisez-la pourecrire le rapport molaire sous la forme :

Substance cherchee

Substance donnee (5.3)

Les nombres du rapport molaire sont des nombres exacts, et ils nont aucun effet sur le nombrede chiffres significatifs du resultat.

3. Appliquez maintenant ce facteur de conversion a linformation donnee pour obtenir linfor-mation cherchee.

On utilise les relations stoechiometriques pour passer du nombre de moles dun reactif au nombrede moles dun produit ou dun autre reactif, ou pour passer du nombre de moles dun produit au

nombre de moles dun reactif ou dun autre produit.



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CHAPITRE 5. QUANTITES ET REACTIONS CHIMIQUES 31 decembre 2002

5.3.2 Calculs en masse

La methode generale pour les calculs en masses est la suivante :

1. Convertissez en moles la masse donnee dune substance (en gramme) en utilisant sa massemolaire :

Nombre de moles de la substance A = masse de A (grammes)

masse molaire de A (gramme par mole)

2. Ecrivez lequation equilibree et utilisez la relation stoechiometrique pour convertir le nombrede moles donnees dune substance en nombre de moles dune autre substance. Cette etapeutilise le facteur de conversion (5.3).

3. Convertissez le nombre de moles de la deuxieme substance en masse (en grammes) en utilisantsa masse molaire :

Masse de B cherchee (grammes) = nombre de moles de Bmasse molaire de B (grammes par mole)

5.4 Equilibre chimique

Pour une relation : aA + bB cC + dD ; la constante dequilibre K secrit :

K = [C]c[D]d

[A]a[B]b (5.4)

5.4.1 Principe de le Chatelier

Si on applique une contrainte a un systeme en equilibre dynamique, lequilibre tend a se deplacerdans le sens qui minimise leffet de cette contrainte.



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Chapitre 6

Les liaisons chimiques

6.1 Introduction

6.1.1 Observation

La plupart de composes sont formes a partir datomes lies les uns aux autres, et ont des proprietesen fonction de la maniere dont ils sont lies.

Quelques exemples de composes :

le graphite et le diamant qui sont un seul type datomes (C)

le styrene, le polystyrene, le caoutchouc naturel, le polyethylene, ... qui ont deux typesdatomes (C et H)

etc.

6.1.2 Conclusions

importance des liasons de deux types :

(a) intramoleculaire

(b) intermoleculaire

importance de la distribution spatiale

importance de lorganisation spatiale

Le concept de liaison chimique :

- Necessaire pour expliquer la cohesion de la matiere

- Force qui retient les atomes caracterisee par une energie de liaison (qui correspond a laforce requise pour rompre la liaison).

6.2 Types de liaisons

Les liaisons dependent de la nature du partage des electrons :

- Liaison ionique : Il y a un transfert delectrons

- Liaison covalente : Il y a une mise en commun dune paire delectrons

soit au depart delectrons celibataire : cest une covalente classique

soit au depart dune paire delectrons non-liants : cest une covalente dative

- Liaison metal lique : Il y a une misen en commun delectron de valence delovalises. Les ionspositifs sont alors noyes dans une mer delectrons.



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CHAPITRE 6. LES LIAISONS CHIMIQUES 31 decembre 2002

6.3 Liaisons Intramoleculaire

6.3.1 Liaison ioniqueIl y a, lors dune liaison ionique, une attraction electrostatique entre ions de charges opposees

formant ainsi une paire dions MX (ceci resulte dun transfert delectrons).Plusieurs forces agissent sur MX :

Lenergie dionisation (a former pour arrahcer lelectron)

M(g)+Ei M

(g)+ e

Lenergie delectroaffinite (liberee par latome gazeux captant lelectron)

X(g)+ e

X

(g)+ EE

Lenergie de neutralisation (attraction electrostatique), cette energie est une contributionmajeure.

M(g)

+ X(g)

MX(g)

+ EN

Dou lenergie de liaison totale correspond a la somme de ces trois energie (lenergie dionisa-tion etant defavorable, donc negative, les deux autres etant favorables, donc positive). Il y a desinteractions entre les ions dans toutes les directions de lespace. Lattraction electrostatique etla repulsion entre les nuages electroniques provoquent un rapporchement des ions, cependant ladistance optimale reste differente de 0.

Attention a ne pas confondre :

Energie de liaison : EL :

N a(g)+ Cl(g) N aCl(g)+ EL

Energie reticulaire :

N a(g)

+ Cl(g)

NaCls+ Energie reticulaire

Les rayons des ions, nont pas la meme taille que les rayons des atomes (cfr 3.4).

6.3.2 Liaison covalente

Cest soit le partage (a partir de 2 atomes porteurs dun electron celibataire), soit la mise encommun (a partir dun seul partenaire) dune paire delectron.

Liaison covalente classique

Les electrons sont apportes par chacun des partenaires. Les electrons sapparient, donc les atomessont dans un etat de moindre energie, ce qui fait quil y a une attraction electrons-noyaux et unerepulsion noyau-noyau. Ce type de liaison es favorisee si Ei est elevee, ou si EEest elevee.

La stabilite de la liaison est souvent associee a la realisation dune configuration electronique stable

(gaz rare). Cest-a-dire si la regle de loctet est respectee (paires libres et pas de liaisons).



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Liaison covalente dative

Cette liaison est egalement appelee liaison covalente de coordination. Le doublet est apporte par

un des partenaires.

Structure de Lewis

Cest une notation des atomes et des electrons de valence (avec le respect de la valence).

Regle de loctet

Tendance des atomes a formes des liaisons jusqua etre entoures de 8 electrons de valence.

Liaison covalente polarisee

Il existe deux cas limites :

le doublet est accapare par lun des ions ; alors la liaison est ionique (ex : NaCl)

le doublet est symetrique ; alors la liaison est une covalentre pure (ex : H2 ou Cl2)

Dans les cas les plus frequents, il y a une repartition non-symetrique ; il y a donc une liaisoncovalente polarisee. Cette liaison est due a des differences delectronegativite ; ce qui engendre unmoment dipolaire :

= l (6.1)

H Cl

l

Fig.6.1 Attraction du doublet par le Cl a cause de la difference delectronegativite

On peut mesurer experimentalement la constante dielectrique (champ electrique entre les plaquesdun condensateur). On mesure le caractere ionique dune liaison, en faisant le rapport du momentdipolaire experimental, sur le moment dipolaire theorique.

Si la difference delectronegativite est inferieure a 1,5, la liaison est covalente, si la difference estsuperieure a 2, la liaison est ionique.

Remarquons que dans une structure de Lewis a plusieurs atomes, latome central est celui le moinselectronegatif. Par exemple dans H2CO, C est latome central.

Pauling a mis au point une echelle a parttir de la chaleu mise en jeu lors de la formation de diverses

liaisons chimiques.



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Lechelle delectronegativite se base sur le fait que pour le Fe lelectronegativite vaut 4. (cest uneconvention)

Lelectronegativite concerne le pouvoir attractif dun atome (dans la molecule) sur le doublet.(lelectronegativite est lie a |EE|+|Ei|). (cfr Atkins p.295). Tandis que lelectroaffinite est la capacitede latome isole a capter un electron.



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Annexe A

Glossaire

Ce signe se lit chimiquement equivalent a

Acide Une acide est une molecule ou un ion polyamique qui contient de lhy-drogene et reagit avec leau pour donner des ions hydronium.

Acide carboxylique Le groupement carboxyle est -COOH. Cest le groupement fonctionnel desacides carboxyliques qui sont des acides faibles de la forme R-COOH. Bienquon abrege normalement le groument carboxyle en -COOH, il faut serappeler quil ne contient pas de liaison O-O.

Acide de Lewis Dans une liaison covalente de coordination, ou une espece fournit un doubletlibre a une autre espece, lespece qui recoit le doublet est appelee acide deLewis. Cest donc un accepteur de doublet electronique.

Acide faible Un acide faible est incompletement ionise en solution.

Acide fort Un acide fort est presque completement ionise en solution.

Acide polyprotiques Cest un acides de Brnsted qui peut ceder plus dun proton.

Affinite electronique Laffinite electronique Eadun element est lenergie degagee lorsque latomeen phase gazeuse capte un electron. Une affinite electronique elevee (anglesuperieur droit du tableau periodique, pres du triangle forme par loxygene,le fluor et le chlore) signifie quune grande quantite denergie se degagelorsquun electron se fixe a latome. Une affinite electronique negative si-

gnifie quil faut fournir de lenergie pour permettre a latome de capter unelectron.

Alcane Cest un hydrocarbure qui ne comporte que des liaison simple. Lalcanele plus simple est le methane CH4. Les autres forment une famille et onobtient la formule de ses membres en ajoutant le suffixe -ane au prefixeindiquant le nombre datomes de carbone (meth-, eth-, prop-, but-, pent-,hex-, hept-, ...). Les liaisons de chaque atome de carbone dun alcane sontdisposees selon un tetraedre avec une hybridation sp3.

Alcene Cest une serie de molecule dont on obitent des formules en ajoutant desgroupements CH2 a cele de lethene (C2H4)

Alcool Un alcool est un compose organique qui contient un groupement hydroxyle

qui nest pas directement lie a un cycle benzenique ou a un groupement>C=O. Les alcools sont divises en trois classes selon le nombre de grou-pements organique R lies a latome de carbone qui porte le grooupement-OH.

Alcynes Ce sont des hydrocarbures qui comportent au moins une triple liaisoncarbone-carbone. Le plus simple est lethyne : HCCH, appele com-munement acetylene. Les noms des alcynes ont le suffixe -yne.

Alliage Les alliages sont des melanges daux moins deux metaux.

Amide Cest le produit de la condensation dun amine avec un acide carboxylique.

5(@(v)p - I - Resume de Chimie


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ANNEXE A. GLOSSAIRE 31 decembre 2002

Amine Ce sont des composes odorants derives de lammoniac(NH3) par remplace-ment dun ou de plusieurs atomes dhydrogene par des groupements orga-niques. Dans tous les cas N est hybride sp3.

Amino-acide Cest un acide carboxylique contenant, outre le groupement carboxyle, ungroupement amino (-NH2).

Amphiprotique, Am-pholite

Nous disons que leau est amphiprotique, cest-a-dire quelle peut se com-porter a la fois comme un donneur de protons est comme un accepteur deprotons.

Angle de liaison Pour representer plus precisement les formes, nous donnons les angles deliaisons, en visualisant les liaisons comme des droites qui joignent les centresdes atomes.

Anion Cest un ion negatif.

Apparies Les spins de deux electrons sont dits apparies si lun est et lautreest . Deux spins apparies sont notes et ont des nombres quantiquesmagnetiques de spin oppose : +1/2 et 1/2.

Arenes Ce sont les hydrocarbures aromatiques. Le compose type des composesaromatiques est le benzene : C6H6.

Atome hydrogeneacide

Latome hydrogene acide dun compose est latome dhydrogene qui peut-etre libere dans leau sous forme dion hydrogene.

Atome nucleaire Caracteristiques :

Les atomes sont constitues departicules subatomiques: les electrons,les protons et les neutrons.

Les protons et les neutrons forment unc corps compact central appelenoyaude latome.

Les electrons sont repartis dans lespace comme un nuage autour dunoyau

Atomepolyelectronique

Cest un atome ayant plus dun electron.

Autoprotolyse Cest une reaction au cours de laquelle une molecule transmet un proton aune autre molecule de meme espece.

Base Une base est une molecule ou un ion qui produit des ions hydroxyde dansleau.

Base de Lewis Dans une liaison covalente de coordination, ou une espece fournit un doubletlibre a une autre espece, lespece qui fournit le doublet libre est appele basede Lewis. Cest donc une donneur de doublet electronique.

Base faible Une base faible nest pas completement ionisee dans leau.

Base forte Une base forte est completement ionise dans leau.

Base polyprotique Cest une base qui peut fixer plus dun proton.

Biradical Cest une molecule qui possede deux electrons celibataires. Les electronscelibataires se trouvent en general sur des atomes differents (par ex. C5H10),cependant, dans certains cas, des deux electrons sont sur le meme atome(O par exemple).

5(@(v)p - II - Resume de Chimie


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Catalyseur Cest une substance qui augmente la vitesse dune reaction chimique sansetre elle-meme consommee. Mais un catalyseur na aucun effet sur la com-position dun melange reactionnel a lequilibre. Le catalyseur peut accelererla vitesse a laquelle la reaction atteint lequilibre, mais il ninflue pas sur lacomposition a lequilibre.

Cation Cest un ion positif.

Chromatographie Cette technique est fondee sue les differences daptitude des corps a se fixersur une surface.

Coefficients stoe-chiometriques

Les nombres qui multiplient des formules chimiques entieres dans uneequation chimique sont appeles coefficients stoechiometriques.

Les coefficients stoechiometriques qui multiplient les formules chimiques

dans toute equation chimique equilibree nous indiquent les nombresrelatifs de moles de toutes des substances qui reagissent ou qui se forme

dans la reaction

Compose Un compose est une substance qui est constituer dau moins deux elementsdifferents dans les proportions definies.

Compose inorga-nique

Les composes inorganiques sont tous les composes qui ne sont pas orga-niques.

Compose organique Les composes organiques sont des composes moleculaires contenantlelement carbone (et habituellement aussi lhydrogene.

Consentration ini-tiale

Cest la concentration de lacide suppose non ionise lors de la preparationde la solution.

Condition de frequence de Bohr

Lenergie du photon est h ou h est la constance de Planck et lafrequence de radiation a laquelle appartient le photon, il vient la condi-tion de frequence de Bohr :

E= h

Conducteurmetal lique

Cest un conducteur electronique dont la resistance augmente avec latemperature.

Conductionelectronique

Dans ce type de conduction, les charges sont transportee par les electrons.

Conduction ionique Dans ce type de conduction, les charges sont transportee par les ions.Comme les ions sont trop volumineux pour se deplacer a travers la plupartdes solides, le flux de charges a travers les solides sont presque toujours dusa la conduction electronique.

Configurationelectronique

Cest la liste de toutes les orbitales occupees avec le nombre delectronsquelle contiennent.

Constante dacidite :Ka Ka=

[H3O+][Base]

[Acide]

5(@(v)p - III - Resume de Chimie


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Constante de basi-cite : K

b Kb=

[Acide][OH]

[Base]

Constantedequilibre : Kc

La composition du melange reactionnel a lequilibre de la reaction

aA + bB cC+ dD

est caracterisee par une constante dequilibre calculee selon lexpression

Kc =[C]c[D]d

[A]a[B]b

ou [X] represente la concentration molaire (sans les unites) de X alequilibre.

Constante dauto-protolyse :Ke Ke = [H3O

+][OH] = 1014(a 25C)

Ka Kb = Ke

Coordinence On dit que la coordinence de chaque atome, cest-a-dire le nombre de sesvoisins immediats, est egale a 12. Il est impossible dentasser des spheresidentiques avec une coordinence superieure a 12.

Copolymeres Ce sont des polymeres constitues de plus dune sorte dunite repetitive.

Couche Les orbitales forment une suite de couches epaisses, comme les couchesduun oignon imaginaire. Les couches de n eleve entourent les couches den inferieur.

Couche complete Cest une couche qui contient le nombre maximum delectrons permis parle principe dexclusion.

Couche de valence Cest la couche la plus externe.

Covalence variable Les elements qui peuvent etendre leur octet presentent une covalence va-riable, cest-a-dire laptitude a former des nombres differents de liaisonscovalentes.

Corps simple Un corps simple est une substance composee dune seule sorte datomes,cest-a-sire dun seul element.

Cristallisation Il y a cristallisation lorsque le solute se separe lentement de la solution sousforme de cristaux.

Cristaux liquides Cest ce que deviennent certains solides lorsquils fondent. Cest une phasede la matiere qui possede a la fois certaines proprietes des cristaux liquideset des solides cristallins.

Cycloalcane Cest un alcanes ayant une structure cyclique.

Degre dionisation

Degre dionisation = molarite de HA ionise

molarite initiale de HA 100%

5(@(v)p - IV - Resume de Chimie


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Degre de protonisa-tion

Degre de protonisation =

molarite de la base protonee

molarite initiale de la base 100%

Dimere Ce sont des paires de molecules reliees par deux liaisons hydrogenes.

Dipole electrique Cest le systeme constitue par les deux atomes dune liaison polaire.

Distillation Elle separe les constituants dun melange en vaporisant un ou plusieurscomposants.

Doublet libre Cest un doublet delectron de valence qui nest pas implique dans la liaison.

Doublet libre axial Cest un doublet libre qui se trouve sur laxe de la molecule. Il repoussefrotement trous doublets electroniques.

Doublet libre equato-rial

Cest un doublet libre qui se trouve dans lequateur de la molecule. Ilrepousse frotement deux doublets electroniques.

Dualite onde-particule

Cest le caractere a la fois ondulatoire et corpusculaire de la lumiere et deselectrons.

Ductile Une substance ductile est une substance quon peut etirer en fils.

Effet de doublet inerte

Cest laptitude a fromer des ions ayant une charge inferieure de deux unitesa ce quon prevoit dapres le numero de groupe.

Elasticite Lelasticite dun polymere est son aptitude a revenir a sa forme doriginelorsquil a ete etire.

Electronegativite Cest le pouvoir dattraction dun atome implique dans une liaison.

Electrons de valence Ce sont les electrons de la couche plus externe.

Energie dionisation Cest lenergie necessaire pour arracher un electron de latome en phase

gazeuse.Enthalpie reticulaire La quantite de chaleur necessaire pour la vaporisation du solide en gazdions est appele enthalpie reticulaire du compose. Une quantite de chaleuregale a lenthalpie reticulaire est liberee lorsque le reseau cristallin se formea partir des ions a letat gazeux.

Equation chimique Lorsquil y a le meme nombre datomes de chaque element des deux cotesde la fleche, on dit que lexpression est equilibree, et on lappelle equationchimique.

Ester Cest le produit de la reaction entre un acide et un alcool (lesterification).

Etat fondamental Le niveau denergie le plus bas est celui qui correspond a n = 1. Cet etatde plus basse energie est appele etat fondamental de latome.

Ether Exactement comme on peut considerer quune molecule dalcool est unemolecule deau dans laquelle on a remplace un atome H par un groupementalkyle, on peut considerer un ether comme une molecule HOH ou les deuxatomes H ont ete remplace par des groupements alkyle (notes R). Les etherssont plus volatile que les alcools de meme masse molaire, parce quils neforment pas de liaisons hydrogene.

Faces Les solides cristallins ont typiquement des surfaces planes bien definies,appelees facesn qui forment entre elles des angles bien definis. Ces facessont constituees dempilements ordonnes datomes.

5(@(v)p - V - Resume de Chimie


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Forces inter-moleculaires

Les molecules sont assemblees par des forces intermoleculaires. Ces forecessont parfois appelees forces de van der Waals. Il existe trois categoriesprincipales de forces intermoleculaires :

dipole-dipole : molecules polaires en stationnement ou en rotation.

London (dispersion) : tous les types de molecules

Liaison hydrogene : N, O, F ; le lien est une atome dhydrogene par-tage.

Force de London Cest une force intermoleculaire qui sexerce entre toutes les molecules.Pour les molecules apolaires, cest la seule force qui agit entre elles. Cestune force dattraction entre les molecules polaires ou non molaires due alinteraction de dipole instantanes.

Formule chimique La formule chimique dun compose est un constatation de sa compositionsous la forme de symbole chimiques des elements presents. Il existe differentstypes de formules chimiques.

Formule developpee Les atomes sont representes par leur symbole chimique, et les traits in-diquent quels atomes sont lies entre eux.

Formule moleculaire Cest une formule chimique qui montre combien il y a datomes de chaqueelement dans la molecule. Ainsi elle traduit la composition de la molecule.

Formule unite Un groupe danion qui possede le meme nombre datomes que la formuledu compose est appele formule unite. On peut la considerer comme la pluspetite unite de ce compose : cest lequivalent dune molecule du compose.

Frequence Cest le nombre de cycle (doscillation complete) par seconde. Lunite defrequence est le hertz (Hz) qui vaut un cycle par seconde : 1 Hz = 1 s1

Gaz nobles Ce sont les elements du groupe 18. On les appelles ainsi parce quils secombinent avec tres peu delements (ils sont chimiquement inertes)

Groupe Les colonnes verticales du tableau periodique son appelees groupes. Cesgroupes identifient les principales familles delements. Les colonnes les pluslongues sont appelees groupes principauxdu tableau.

Groupe carboxyle Cest COOH. Les composes organiques qui contiennent un groupe carboxylesont appeles : acide carboxyliques

Groupement carbo-nyle

On trouve le groupement carbonyle>C=O dans deux familles de composestres voisines :

Les aldehydes sont des composes de la forme R-CO-H. Les cetones sont des composes de la forme R-CO-R.

Groupement fonc-tionnel

Certains groupes datomes determinent les proprietes et les reactions (lesfonctions) des composes organiques. Ces groupements fonctionnels sontfixes sur les chaines et les cycles carbone. (OH, N, CHO, CO, COOH,COOR, CON, O, F, Cl, Br, I).

Groupement hy-droxyle

Le groupement hydroxyle -OH est un groupe -O-H lie de facon covalente aun atome de carbone.

5(@(v)p - VI - Resume de Chimie


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Halogenes Ce sont les elements du groupe 17. Plusieurs proprietes des halogenespresentent une variation reguliere du fluor a liode ent passant par le chloreet le brome.

Hybrides sp3 Ce sont des orbitales formees dune orbitale s et de trois orbitales p. Dansun diagramme energetique des orbitales, nous representons lhybridationcomme le formation de quatre orbitales de meme energie, intermediaireentre lenergier de lorbitale s et lenergie des orbitales p a partir des quelleson les a construites.

Hydrocarbures La famille la plus simple des composes du carbone est celle des hydrocar-bures, qui ne contiennent que du carbone et de lhydrogene.

Hydrocarbure alipha-tique

Ce sont des composes qui ne contiennent pas de cycles benzenique.

Hydrocarbure aroma-tique Ce sont des hydricarbures qui possedent dans leur structure moleculaire uncycle benzenique.

Hydrocarbure insa-ture

Cest un hydricarbure qui possede une ou plusieurs liaisons doubles outriples.

Hydricarbure sature Cest un hydrocarbure sans liaisons multiples. Ils sont appeles alcanes.

Interaction dipole-dipole

Les charges partielles dune molecule polaire peuvent entrer en interactionavec celles dune molecule voisine et donner naissance a une interactiondipole-dipole. Cette interaction sajoute a la force de London. Cette derniereest souvent plus importance lorsque les molecules sont en rotation, ce quiaffaiblit les interaction dipole-dipole.

Ion Un ion est un atome ou un groupe datomes lies, charge prositivement ou

negativement.Ionique Un compose est dit ionique sil est constitue dions.

Ioniser Lelectron est ejecte hors de latome sil absorbe suffisamment denergiepour surmonter lattraction du noyau. Il echappe alors a latome, et nousdisons que latome a ete ionise.

Isoelectronique Les anions et les cations qui ont le meme nombre delectrons sont ditsisoelectroniques.

Isolant Cest une substance qui ne conduit pas lelectricite.

Isomere Les composes de meme formule moleculaire dont les atomes sont disposesdifferemment sont appeles isomeres.

Isomere geometrique Ce sont des composes qui ont la meme formule developpee, mais ils ont des

proprietes differentes. Les voisins lies a chaque atome sont les memes dansles deux cas, mais les dispositions des atomes dans lespace sont differentes.Les isomeres geometriques des molecules organiques sont differencies parles prefixe -cis (du meme cote de la double liaison) et -trans (de lautrecote).

Isomere optique Ces isomeres sont images lun de lautre dans un miroir.

Isomere structural Les molecules construites avec les memes atomes mais avec des en-chanements differents sont appeles isomeres structuraux.

5(@(v)p - VII - Resume de Chimie


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Isotopes Les atomes qui ont le meme numero atomique (qui appartiennent au memeelement) mais des nombres de masse differents sont appeles isotopes de cetelement. Ils ont donc le meme nomvre delectrons autour du noyau maisdes nombres de neutrons differents dans leur noyau. On nomme un isotopeen indiquant son nombre de masse apres le nom de lelement.

Liaison covalente Cest le partage dun doublet delectrons par deux atomes.

Liaison covalente decoordination

Cest une liaison dont les deux electrons provienne de lun des atomes.

Liaison covalente po-laire

Cest une liaison covalente ou le doublet electronique est partageinegalement.

Liaison hydrogene Cette liaison intermoleculaire donne a leau ses proprietes inhabituelle.Nous voyons laction de vette force en reportant les points debullition des

hydrures des elements des Groupes 14 a 17. Cette liaison est formee par unatome dhydrogene place entre deux atomes tres electronegatifs (O, N ouF)

Liaison ionique La liaison ionique resulte de lattraction entre les charges opposees de ca-tions et danions.

Liaison multiple Generalisation de la description des liaisons multiples selon la theorie de laliaison de valence :

Une liaison simple est une liaison .

Une liaison double est une liaison plus une liaison

Une liaison triple est une liaison plus deux liaison .

Liaison pi Cest une liaison ou les electrons se trouvent dans deux lobes de part etdautre de laxe internucleaire. Bien que la densite electronique dune liaisonsoit situee des deux cotes de laxe internucleaire, elle constitue une liaisonunique dont le nuage electronique forme deux lobes, exactement comme uneorbitale p est une orbitale constituee de deux lobes.

Liaison sigma Lorsque deux atomes H se rapprochent pour former H2, leurs electrons 1ssapparient (ce quon a represente par ) et les orbitales atomiques quilssoccupent fusionnent. La distribution en forme de saucisse de la denisteelectronique qui en resulte est appelee liaison .

Loi de composition

constance

Lorsquon trouve les meme rapport dans des echantillons dun compose

peut importe lendroit dou il vienne, on appelle cette permanence la loi decomposition constante.

Longueur donde Cest la distance entre deux maximums.

Lumiere visible Cest le domaine de radiations electromagnetiques dont les longueurs dondesont comprises entre 700 nm (lumiere rouge) et 400 nm (lumiere violette).

Mail le elementaire Cest la plus petite unite theorique qui, repetee sans intervalle dans les troisdimensions, reproduit le cristal entier.

Malleable Une substance malleable est une substance qui peut-etre reduite en feuillesminces par martelage.

5(@(v)p - VIII - Resume de Chimie


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Masse molaire La masse molaire :

dun element est la masse dune mole datomes de cet element. dun compose moleculaire est la masse dune mole de molecules de ce

compose.

dun compose ionique est la masse dune mole de formules-unites dece compose.

Masse dun echantillon = Nombre de moles Masse molaire de lelement

Melange De nombreux materiaux ne sont ni des corps simple, ni des corps composes,et ne sont donc pas des corps purs : ce sont des melanges de ces substancessimples.

Melange heterogene Ce sont des melanges dont nous pouvons identifier les differents constituantsa loeil nu ou a laide dun microscope.

Melange homogene Ce sont des melanges dont nous ne pouvons pas identifier les differensconstituants meme avec un microscope tres puissant ; les molecules ou lesions des constituants sont si bien melanges que la composition est la memepartout, quelle que soit la taille de lechantillon. Ces melanges sont appelessolutions.

Metal Un metal conduit lelectricite, possede un eclat metallique et est malleableet ductile.

Metallode Un metallode possede laspect et certaines proprietes dun metal, mais secomporte chimiquement comme un non-metal.

Metaux cfr Solides cristallins

Metaux alcalino-terreux

Ce sont les elements du groupe 2. Ces elements ressemblent sous plusieursaspects au metaux alcalins, mais ils produisent de lhydrogene de faconmoins violente au contact de leau. (Normalement cette famille ne contientque le Ca, Sr et Ba mais on etend souvent ce nom a tous les membres dugroupe.

Metaux alcalins Ce sont les elements du groupe 1. Ce sont tous des metaux mous, argentes,qui fondent a basse temperature. Ils produisent tous de lhydrogene lors-quils sont au contact de leau.

Metaux de transition Ce sont les elements des groupes 3 a 11. Ils comprennent des elements

structuralement importants comme le titane et le fer, ainsi que les metauxmonetairescuivre, argent et or. Les metaux de transition tirent leur nomcollectif de leur role de pont entre les metaux chimiquement actifs (groupes1 et 2) et les metaux beaucoup moins actifs (groupe 12, 13 et 14).

Metaux de transitioninterne

Le long bloc situe au-dessous du tableau principal est constitue par lesmetaux de transition interne. La rangee superieure de ce bloc, dans la 6eperiode, est constitue par les lanthanides et la rangee inferieure, dans la7e periode, par les actinides.

Micro-ondes Ce sont des radiations dont les longueurs donde sont de lordre du mil-limetre et du centimetre.

5(@(v)p - IX - Resume de Chimie


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Modele de repulsiondes doublets electroniques de lacouche de valence :VSEPR

Dans ce modele, nous focalisons notre attention sur latome central de lamolecule, comme latome B de BF

3, ou latome C de CO

2. Nous imaginons

ensuite que les electrons impliques dans les liaisons avec les autres atomes etles electrons des doublets libres de latome central. Ces electrons de liaisonet ces doublets libres constituent des regions de forte densite electroniquequi se repoussent. Pour minimiser leur repulsion, ces regions seloignent leplus possible les unes des autres a la surface de la sphere.

Modele moleculaire Les modeles moleculaires indiquent le forme de la molecule, la longueur desliaisons et les angles que font les liaisons entre elles.

Mole Une mole est le nombre datomes contenis exactement dans 12g de carbone-12. Une mole dobjet signifie toujours 6, 022 1023 objets.

Moleculaire Un compose est dit moleculaire sil est constitue de molecules.

Molecule Une molecule est un groupe defini et independant datomes lies.Moment dipolaireelectrique

La mesure dun dipole electrique (qui est essentiellement celle des chargespartielles) est donnee par le moment dipolaire en unties appelees debye(D). Le debye est defini de telle sorte que le systeme constitue par unecharge negative unite (un electron) et une charge posituve unite (un proton)separes par une distance de 100 pm a un moment dipolaire de 4,80 D.

Moment dipolaireinstantane

Cest un moment dipolaire du a une redistribution momentanee des chargeset qui est responsables de la force de London.

Monomere Cest lalcene de depart dune polyaddition.

Niveaux denergie Un atome ne peut perdre que certaines quantites discetes denergie, ce lasuggere que lelectron dans latome nexiste que dans certains etats dicrets,

appeles niveaux denergie.Nombre dAvogadro Le nombre dobjet contenus dans une mole, 6, 0221023 mol1, est appele le

nombre dAvogadro,NA. On utilise ce nombre comme facteur de conversionentre le nombre de moles et le nombre datomes, dions ou de molecules :

Nombre dobjet = nombre de moles NA

Nombre de masse Le nombre total de neutrons et de protons est appele nombre de masse A

Nombre de Stock Cest un chiffre romain egale a la charge du cation, il permet de differencierles differentes especes dions dun meme element, ainsi nous avons lion

cuivre(I), et lion cuivre(II) (Cu

+

et Cu

2+

)Nombres quantiques Schrolinger a montre que chaque orbitale atomique est caracterisee pastrois nombres appeles nombres quantiques. Lun des nombres quantiquesest appele nombre quantique principal n ; les deux autres sont le nombrequantique azimuthall et le nombre quantique magnetique ml. Ils ne serventpas uniquement a identifier lorbitale, ils noous donnent aussi des informa-tions sur les proprietes de lelectron qui occupe une orbitale donnee.

Nombre quantiqueazimuthal l

Il regit la forme de lorbitale. Il varie de 0 a n 1. Ainsi l = 0 corresponda s, l = 1 a p, etc...

Nombre quantiquemagnetique ml

Il designe les differentes orbitales dune sous-couche donnee. Il varie entrel et l

5(@(v)p - X - Resume de Chimie


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Nombre quantiquemagnetique de spinms

Nous pouvons considerer que lelectron peut tourner dans le sens des ai-guilles dune montre a une certaines vitesse (etat ), ou en sens inverse ala meme vitesse (etat ). Ces deux etats de spins sont designes par le qua-trieme nombre quantique, le nombre quantique magnetique de spin : ms.Ce nombre ne peut prendre que deux valeurs : +1/2 designe un electron ,et 1/2 un electron .

Nombre quantiqueprincipal n

Il precise lenergie de lelectron dans latome dhydrogene.

Numero atomique Le nombre de protons dun noyau atomique est appele le numero atomiqueZ de lelement. Ce nombre correspond egalement au nombre delectrons alexterieur du noyau.

Non-metal Un non-metal ne conduit pas lelectricite et nest ni malleable, ni ductile.

Octet etendu Si latome central de la molecule possede des orbitales d vides, il doit etrecapable de loger 10, 12, ou meme un plus grand nombre delectrons. Leselectrons dun tel octet etendu peuvent etre present sous la forme de dou-blets libres. Ils peuvent aussi permettre a latome central de former desliaisons supplementaires.

Orbitale atomique Cest la region de lespace ou on a le plus de chance de trouver lelectron.Pour visualiser une orbitale atomique, nous pouvons nous figurer un nuageentourant le noyau, la densite du nuage representant la probabilite dy trou-ver lelectron. Chaque orbiale atomique correspond a un niveau denergie delelectron. Les diverses formes dorbitales atomiques appartiennent a quatrecategories principales, notees : s, p, d, et f.

Orbitale hybride Comme des ondes sur leau, ces orbitales produisent des figures nouvellesaux endroits ou elles se coupent ; ces figurees nouvelles sont appellees or-bitales hybrides ou orbitales mixtes. Les quatres orbitales hybrides sontidentiques et sont dirugees vers les sommets dun tetraedre. Chaque or-bitale possede un noeud au voisinage du noyau et une queue du coteoppose, la ou les orbitales s et p ne sannulent pas completement.

Orbitale s Une orbitalesest un nuage electronique spherique dont la densite diminuelorsque la distance au noyau augmente.

Orbitale p Une orbitale p est un nuage electronique comportant deux lobessymetriques situes de part et dautre du noyau. Les deux lobes sont separespar une region plane appelee plan nodal qui passe par le noyau. Un

electron p ne se trouvera jamais dans ce plan ni, par consequant, dansle noyau.

Orbitale d Cest une orbitale plus complexe, les cinq orientations possibles des orbitalesd sont representees p232 du livre et page ... du cours.

Oxoanions Ce sont les anions polyamiques qui contiennent de loxygene

Phases solides Dans de nombreuses substances, les atomes, les ions ou les moleculespeuvent adopter plusieurs agancements selon les conditions de leur for-mation. Ces agencements differents sont les differentes phases solides de lasubstance.

Periode Les rangees horizontales sont appelees periodes et sont numerotees du hautvers le bas

5(@(v)p - XI - Resume de Chimie


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Phenol Dans un phenol, un groupement hydroxyle est fixe directement sur un cyclebenzenique. Le compose-type, le phenol proprement dit C

6H5

OH, est unsolide moleculaire cristallin blanc.

Plan nodal cfr Orbitale p

pKapKa= log Ka

pKbpKb = log Kb

Polarisable Les atomes et les ions qui peuvent subir facilement une deformation impor-

tante sont dits hautement polarisables.Polyaddition Cest le processus selon lequel les alcenes reagissent entre eux. Par exemple,une molecule dethene peut former une liaison avec une autre moleculedethene, une autre molecule dethene peut sadditionner au produit obtenu,et ainsi de suite jusqua lobtention dune longue chane hydrocarbonee.

Polyamide La polycondensation des amines avec les acides carboxyliques conduit auxpolyamides, des produits appeles couramment nylons.

Polyesters Les polymeres formes en reliant des monomeres ayant des groupementsacide carboxylique a des monomeres ayant des groupements alcool sontappeles polyesters.

Polymere Ce sont des molecules geantes formees de chanes ou de reseaux de petites

unites repetitives.Polymere de conden-sation

Les polymeres de condensation (ce sont des polymeres formes par suitede reaction de condensation) se forment par la condensation dun acidecarbosylique avec un alcool pour obtenir un polyester ou avec un amine pourobtenir un polyamide. Ils ont tendance a avoir des chapines plus courtesque les polymeres daddition et des prorpietes qui dependent de la structurede leurs monomeres.

Polymerisation radi-calaire

La reaction est fondee sur la presence de radicaux. Dans un procede clas-sique, le monomere est comprime a environ 100 atm et chauffe a 100Cen presence dune petite quantite dun peroxyde organique (un composede formule R-O-O-R, ou R est un groupement organique). La reaction est

amorcees par la dissociation de la liaison O-O, ce qui donne deux radi-caux : R-O-O-R R-O + O-R. Ces radicaux attaquent les molecules deumonomere CHX=CH2, ce qui engendre un nouveau radical tres reactif. Ceradical attaque alors dautres molecules de monomeres et la chane sagran-dit jusqua ce que tout le monomere soit consomme, ou jusqua ce que leschanes se soient liees deux par deux pour former des especes non radica-laires.

5(@(v)p - XII - Resume de Chimie


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Potentiel hydrogene :pH

Habituellement, les chimistes indiquent la molarite de lion hydronium parle pH de la solution :

pH = log[H3O+]

Le pH de keau pure est egal a 7, celui dune solution acide est inferieur a7 et celui dune solution basique est superieur a 7.

Pouvoir polarisant Les ions qui provoquent des deformations importantes possedent un grandpouvoir polarisant.

Precipitation Un solute se separe de la solution sous forme de poudre fine appeleeprecipite

Principe de conser-vation de la masse

La masse totale reste constance lors dune reaction chimique.

Principe dexclusion Une orbitale ne peut pas etre occupee par plus de deux electrons. Lorsque

deux electrons occupent la meme orbitale, leurs spins doivent etre apparies.On peut aussi dire : Deux electrons dun meme atome ne peuvent pas avoirleurs quatre nombres quantiques identiques.

Produit Ce sont les substances formees lors dune reaction.

Promouvoir un electron

Cest exiter lelectron vers une orbitale denergie superieure.

Propriete chimique Cest laptitude dun corps a se transformer en un autre corps.

Propriete physique Caracteristique de chaque corps.

Radiationelectromagnetique

Cest une onde constituee de champs electriques et magnetiques.

Radiations infra-rouges

Ce sont des radiations qui ont des frequences moins elevees que celle de lalumiere rouge ; leurs longueurs donde sont superieures a environ 800 nm.

Radiations ultravio-lettes

Ce sont des radiations de plus haute frequence que la lumiere violette ; leurlongueur donde sont inferieures a 400 nm.

Radicaux Ce sont des especes qui ont un nombre delectron impaire, si bien quaumoins un de leurs atomes ne peut avoir un octet.

Rayon atomique Le rayon atomique dun element est la moitie de la distance qui separe descentres de deux atomes voisins.

Rayon covalent Pour les elements non-metalliques, la distance entre les centres de deuxatomes lies par une liaison chimique est appele le rayon covalent delelement.

Rayon ionique Le rayon ionique dun element est sa contribution a la distance entre deuxions voisins dun solide ionique. La distance entre les noyaux dun cationet dun anion voisins est la somme des deux rayons ioniques.

Reactifs Ce sont les materiaux de depart dune reaction.

Reaction daddition Cest la reaction la plus caracteristiques des alcenes au cours de laquelle lesatomes fournis par le reactif se fixent aux deux atomes relies par la doubleliaison.

Reactiondelimination

Cest une reaction au cours de laquelle deux groupes datomes datimes oudeux atomes sont enleves, ou elimines, de deux atomes de carbones voisins,ce qui fait apparatre une double liaison entre ces deux atomes de carbone.

5(@(v)p - XIII - Resume de Chimie


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Reaction de conden-sation

Dans ce type de reaction, deux molecules se combinent pour former uneplus grande, et une petite molecule est eliminee condensant ainsi les deuxmolecules en une seule.

Reaction de neutrali-sation

La reaction entre un acide et une base est appelee reaction de neutralisation.La forme generale dune reaction de neutralisation est :

Acide + base sel + eau

Reaction de substitu-tion

Lors dun reaction de substitution, un atome ou un groupe datomes rem-place un atome de la molecule initiale. Les reaction de substitution sontdes reactions caracteristiques des alcanes, et latome remplace est un atomedhydrogene.

Recouvrement La fusion des orbitales 1sest appelee recouvrement des orbitales atomiques.Relation de de Bro-glie

La longueur donde dune particule est reliee a sa masse et a sa vitessepar :

= h

masse vitesse

Relation diagonale Cest une ressemblance entre les proprietes de deux elements voisins placesen diagonale dans les groupes principaux du tableau periodique.

Regle de loctet Lors de la formation dune liaison covalente, les atomes essaient autantque possible de completer leur octet en mettant en commun des doubletselectroniques.

Representation deLewis

Cette representation dun atome est constitue du symbole chimique delelement muni dun point par electron de valence.

Resonance Lorsque toutes les liaisons sont identiques, le meilleur modele est unmelange des differentes structures. Cette facon de melanger les structures,quon appelle resonance, est souvent decrite par des fleches a double pointe :. La structure melangee est un hybride de resonance des structures deLewis participantes et non une oscillation de la molecule entre les differentesstructures.

Sature On dit quune solution est saturee lorsque le solvant a dissous tout ce quilpeut dissoudre et quil reste du solute non dissous.

Sel Le compose ionique produit par une reaction de neutralisation dun acidepar une base est appele un sel.

Semiconducteur Cest un conducteur electronique dont la resistance decrot lorsque latemperature augmente.

Solide Amorphe Cest un solide ou les atomes, les ions ou les molecules senchevetrent defacon desordonnee, comme dans le beurre, le caoutchouc et le verre.

5(@(v)p - XIV - Resume de Chimie


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Solide cristallin Cest un solide forme datomes, de molecules ou dions empiles selon unagencement regulier. Nous classons les solides cristallins selon la naturedes liaisons qui maintiennent en place leurs atomes, leurs ions ou leursmolecules :

Les metaux, appeles aussi solides metalliques, sont constitues decations relies les uns aux autres par une mer delectrons.

Les solides ioniques sont crees par les attractions mutuelles de ca-tions et danions.

Les solides covalents sont constitues datomes lies a leurs voisinspar des liaisons covalentes qui relient entre eux tous les atomes dusolide.

Lessolides moleculaires sont des ensembles de molecules distinctesqui ne sont liees entre elles que par des forces intermoleculaires.

Solute Ce sont les substances dissoutes dans une solution.

Solution Cest un melange homogene.

Solution aqueuse Solution dont le solvant est leau.

Solution solide Solution dont le solvant est un solide.

Solvant Cest le constituant majoritaire de la solution.

Sous-couche Toutes les orbitales dune meme couche qui ont le meme valeur du nombrequantique azimuthal l appartiennent a la meme sous-couche.

Spectrometre Cest linstrument utilise en spectroscopie. Dans un spectrometre le lumiere

emise par lechantillon dun element escite par apport denergie passe parune fente pour former un faisceau plus fin, pui a travers un prisme. Ce der-nier separe de faisceau en rayons de differentes couleurs qui lon enregistrephotographiquement.

Spectrometre demasse

Cest un appareil que lon peut utiliser pour determiner la masse dun typedatome donne. Explications concernant son fonctionnement page 9 du livrede Chimie.

Spectroscopie Cest lanalyse de la lumiere emise ou absorbee par les substances.

Spin Un electron se comporte dune certaines facon comme une sphere en rota-tion, quelque chose comme une planete tournant autour de son axe. Cettepropriete est appelee le spin.

Spin paral lele Les deux electrons ong le meme nombre quantique magnetique de spin : .Structure de Lewis Cest un diagramme indiquant le nombre de doublets electroniques mis en

commun par les atomes dune molecule.

Surface frontiere En general, au lieu de dessiner lorbital s sous la forme dun nuage, nousdessinons une surface frontiere qui contient les regions les plus denses dunuage electronique. Ce nest qua linterieur de la surface frontiere de lor-bitale quon a des chances raisonnables de trouver lelectron.

5(@(v)p - XV - Resume de Chimie


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Structure compacte Dans une structure compacte, les atomes sentassent en perdant le moinsde place possible. Les spheres de la premiere couche (A) sont en contactavec six voisines. Les spheres de la deuxieme couche(B) se placent dans lescreux de la premiere couche. Dans la troisieme couche les spheres se placentdans les creux de la deuxieme couche, et ainsi de suite.

Structure cubique (aface) centree (cfc)

Un atome unique se trouve au centre dun cube forme de huit atomes, cenest pas une structure compacte.

Strucure cubiquecompacte

Les spheres de la troisieme couche se placent dans les creux de la deuxiemecouche qui ne sont pas situes au-dessus des atomes de la premiere couche.Si nous appelons C cette troisieme couche, la structure resultante est unedisposition ABCABCABC... des couches que lon appelle structure cubiquecompacte.

Structure hexagonalecompacte (hc) Les spheres de la troisieme couches peuvent se placer dans les creux quisont exactement au dessus des atomes de la premiere couche. La troisemecouche repete alors la couche A, la suivante repete la couche Bn et ainsi desuite. On obtient ainsin une suite de couche ABABABABABAB...que lonappelle structure hexagonale compacte (hc).

Supraconducteur Cest un conducteur electronique dont la resistance est nulle.

Symbole detat On peut ajouter a lequation chimique des informations additionnelles utilesen indiquant letat physique des reactifs et des produits par un signe appelesymbole detat : (s), (l), (g) ou (aq).

Tableau periodique La facon de disposer les elements qui montre leur relations de parente estappelee le tableau periodique.

Theorie de la liaisonde valence

Cest la description de la liaison covalente en termes dorbitales atomiques.

Transition Lorsquun electron subit une transition, il passe dun de ces niveauxdenergie a un autre, et la difference denergie Eest evacuee par un pho-ton.

Valence La valence dun element est le nombre de liaisons covalentes que peut faireun atome de cet element. La facon la plus simple de trouver ce nombreconsiste a utiliser les representations de Lewis.

Valence variable Cest la faculte de former differents composes.

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chimie - Atomisitque

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