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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.

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)

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

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.

I. Définition

• Un ion est un atome ou un groupe d'atomes ayant gagné ou perdu un ou plusieurs électrons lors d'une transformation chimique.
• Les ions ne sont pas électriquement neutres :
  • Anion : charge électrique totale négative (trop d'électrons).
  • Cation : charge électrique totale positive (perte d'électrons).
• Une solution est un liquide contenant une ou plusieurs espèces chimiques.
• Une solution ionique est un liquide qui contient des ions.

Exemple :

• Atome de fer (Fe) :

Structure de l'atome

1. Composition de l'atome

• Noyau : constitué de protons (charge +) et de neutrons (charge 0).

  • Masse concentrée dans le noyau, environ 6000 fois celle des électrons.
  • Taille du noyau : environ $10^{-15}$ m.
  • Masse d’un proton ou neutron : environ 1 u (unité de masse atomique).

• Électrons : particules de charge négative (-), en mouvement rapide autour du noyau.

  • Masse très faible : environ $\frac{1}{1836}$ u (négligeable devant celle du noyau).
  • Taille de l’atome (volume occupé par les électrons) : environ $10^{-10}$ m.

Le test de reconnaissance de l'eau au sulfate de cuivre

Le sulfate de cuivre anhydre est une poudre blanche utilisée pour détecter la présence d'eau.

1. Principe du test

• En présence d'eau, le sulfate de cuivre anhydre s'hydrate.
• Cette réaction forme du sulfate de cuivre hydraté, qui est de couleur bleue.

Substance	Couleur	État
Sulfate de cuivre anhydre	Blanc	Poudre sans eau

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

Les atomes : nom, symbole et modèles

1. 1- Les atomes

a) Nom et symbole

• Chaque atome possède un nom et un symbole chimique.
• Le symbole commence toujours par une majuscule, parfois suivie d'une minuscule.

Nom	Carbone	Hydrogène	Oxygène	Azote	Calcium	Chrome
Symbole	C	H	O	N	Ca	Cr

b) Modèles moléculaires