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Atomes, molécules et ions

1. Atomes, molécules et ions

a) Définitions essentielles

• Atome : constitué d’un noyau (protons + neutrons) autour duquel gravitent des électrons.
• Molécule : assemblage de plusieurs atomes liés entre eux.
• Ion : atome ou groupe d’atomes ayant une charge électrique (positive ou négative).

b) Structure de l’atome

• Le noyau contient presque toute la masse de l’atome.
• Taille du noyau : environ $10^{-15}$ m.
• Taille de l’atome : environ $10^{-10}$ m.
• Le noyau est donc environ 100 000 fois plus petit que l’atome.

Transformations chimiques

1. Définition générale

Une transformation chimique est un phénomène au cours duquel une ou plusieurs substances initiales (réactifs) se transforment en une ou plusieurs substances nouvelles (produits) avec des propriétés différentes. Cette transformation modifie la nature des substances.

Caractéristiques d’une transformation chimique

1. Réactifs et produits

• Réactifs : substances de départ qui subissent la transformation.
• Produits : substances formées à l’issue de la transformation.

2. Conservation de la matière

Reconnaître les atomes et modéliser les molécules

1. Reconnaître les atomes dans une molécule

• Les lettres dans une formule chimique représentent les symboles des atomes (ex : H pour hydrogène, O pour oxygène).
• Les chiffres écrits en indice à droite des lettres indiquent le nombre d'atomes de cet élément dans la molécule.
• S'il n'y a pas de chiffre à droite d'un symbole, cela signifie qu'il y a un seul atome de cet élément.

2. Exemple : formule de l'eau

• $H_2O$ signifie que la molécule contient :
  • 2 atomes d'hydrogène (H)

1. Les transformations chimiques

Une transformation chimique est un réagencement des atomes des produits des atomes des réactifs.

Une équation chimique permet de décrire une transformation chimique.

Réactif 1 + Réactif 2 + ... → Produit 1 + Produit 2 + ...

Elle se lit : Le réactif 1 réagit avec le réactif 2 pour donner le produit 1 et 2.

Une transformation chimique est liée à un état différent d'énergie.

Les molécules

1. Les molécules

Une molécule est un ensemble d’atomes liés entre eux. Chaque molécule a un nom, une formule chimique qui indique les atomes présents et leur nombre, ainsi qu’un modèle moléculaire qui représente sa structure.

Nom de la molécule	Formule chimique	Description rapide
Dioxygène	O₂	Molécule composée de 2 atomes d’oxygène

Structure de l'atome

1. Composition de l'atome

Un atome est constitué de deux parties principales :

• Le noyau : situé au centre, il contient les nucléons qui sont les protons (chargés positivement) et les neutrons (sans charge).
• Les électrons : particules chargées négativement, ils gravitent autour du noyau.

2. Numéro atomique et neutralité électrique

• Le numéro atomique $Z$ correspond au nombre de protons dans le noyau.
• Un atome est électriquement neutre car il possède autant de protons que d’électrons.

3. Isotopes

Les éléments chimiques et le tableau périodique

1. Les éléments chimiques

Un élément chimique est défini par son symbole chimique (une ou deux lettres) et son numéro atomique $Z$, qui correspond au nombre de protons dans le noyau de l'atome.

• Le nombre de masse $A$ est la somme du nombre de protons et de neutrons dans le noyau.
• Le symbole de l'élément est toujours une ou deux lettres, la première en majuscule.

| Exemple d'éléments | Symbole | Numéro atomique $Z$ (protons) | Nombre de masse $A$ |

Identification d'une réaction chimique

1. Identification d'une réaction chimique

Lors d'une transformation chimique, les substances initiales (réactifs) se transforment en de nouvelles substances (produits) avec des propriétés différentes.

a) Démarche scientifique pour identifier une réaction chimique

1. Observation : Noter les changements visibles (ex. : combustion du charbon, diminution de son volume).
2. Hypothèse : Proposer une explication (ex. : le charbon brûle en présence de dioxygène).

Ions de valence I

1. Ions de valence I

Les ions de valence I sont des ions simples ou polyatomiques portant une charge unitaire (±1). Ils jouent un rôle fondamental en chimie, notamment dans les réactions acido-basiques et les équilibres ioniques.

Ion	Formule	Charge	Description
Ammonium	NH₄⁺	+1	Ion polyatomique basique
Hydroxyde	OH⁻	-1	Ion basique, très courant en chimie aqueuse
Nitrite	NO₂⁻	-1	Ion oxoanion de l'azote