[PDF] Chapitre 5 Les éléments & la classification

Chapitre 5 Les éléments & la classification

Précipités & tests caractéristiques 5 8 No25 p 57 : Reconnaître les ions cuivre (II) 5 9 No24 p 57 : Observer les précipités Les composés 5 10 Minerais Donnez les formules des mi-nerais suivants, dont des pho-tographies sont proposées ci-contre, de haut en bas : a la bauxite, minerai d’oxyde d’aluminium; b la sidérite, minerai

NOM : classe : TP Identification d’ions

Observer et compléter le tableau ci-dessous Les précipités formés ont des formules de la forme M(OH) n où M est un métal et n =1, 2 ou 3 Dans un tube à essais noté T 4: - 2+introduire quelques mL d’une solution de chlorure de calcium Ca (aq) + 2 Cl-(aq) - +Ajouter, sans agiter, quelques gouttes d’une solution d’oxalate d

Physico-chimie des joints de grains : ségrégation - précipitation

de déformation élastique qui résulte du fait qu un atome trop gros (ou trop petit) pour un site du cristal trouve un site dans le joint de grains qui lui est mieux adapté Dans le second cas, l atome de soluté est considéré comme une inhomogénéité élastique, les effets sont généralement moins prononcés que ceux liés à la taille

9 LES PRECIPITATIONS ET COMPLEXATIONS

Ecrivez les équations de toutes les réactions susceptibles de se produire et donnez le nom de tous les précipités qui peuvent se former b) Dans un second tube contenant un peu de cette même eau minérale, on ajoute une solution aqueuse de chlorure de baryum : un précipité blanc se forme Donnez le nom et la formule du précipité

DIAGRAMME DE PHASE DU SYSTEME CUIVRE-ZINC

dans les laitons que dans les alliages cuivre-étain ou cuivre-nickel 60/40 laiton, coulé en sable, Persulfate d'ammonium en milieu ammoniacal, x100 Cet échantillon montre des grains ß assez larges contenant la phase alpha sous forme de précipités à structure de WIDMANNSTATTEN Celle-ci se présente après l'attaque sous une

Dernières avancées dans les alliages d’aluminium pour

trempe les précipités recher - chés est figurée en bleu sur la Figure 13B 3 2 pour déterminer l’obtention d’un alliage optimisé Les diagrammes de phase permettent de choisir les conditions « concentration de Li, concentration de Cu, température » où précipite-ront les phases durcissantes recherchées, la phase T1 (Figure

Seconde Thème - e-monsite

Certains ions sont monoatomiques : ils sont formés à partir d’un seul atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons Avec ses électrons en plus ou en moins, l’ion est plus stable que l’atome correspondant Il est possible de prévoir les formules de ces ions à partir de leur position dans le tableau périodique des éléments

Chimie troisième - Chapitre 3 : Test de reconnaissance d’ions

4 Parmi les gaz qui peuvent se former, quel ? 5 En ajoutant de la soude à la solution bleue obtenue, on obtient un précipité bleu Quel est l’ion mis en évidence dans cette solution? 6 Indiquez la transformation subie par l’atome de cuivre au cours de la réaction entre le cuivre et l’acide nitrique

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C’est un solide ionique constitué d’ions chlorure et d’ions argent Rappeler la formule des ions chlorure : 2 Par analogie avec le tube 1, trouver les noms et formules des précipités obtenus dans les tubes 2 et 3 Tube 2 : Tube 3 : 3 En déduire les formules des ions bromure et des ions iodure

Société Française dEnergie Nucléaire Section Technique n° 2

Les déplacements des atomes se font en cascade, un atome directement éjecté par un neutron en entraînant de nombreux autres ce qui laisse une densité locale élevée de lacunes et interstitiels

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Chapitre 5Les éléments & la classification

Révision et Résumé

ÉlémentUn élément chimique est constitué par l"en- semble des atomes dont les noyaux ont le même nombre de protons, quelle que soit l"entité chi- mique dans laquelle ces noyaux se trouvent (atome, molécule, ion...). Numéro atomiqueUn élément chimique est caracté- risé par son numéro atomiqueZ. SymboleChaque élément chimique a un symbole X, constitué d"une lettre majuscule et éventuelle- ment d"une lettre minuscule. Exem ples: O, N, Se, B, I, S... ComposésEn regroupant des cations et des anions, on peut former des molécules neutres. Exem ple: le chlorure de sodium ou sel de cuisine est un composé solide blanc de formuleNaC?(s).

Nom & formulePar convention internationale, on

fait toujours figurer le cation en premier dans la formule d"un composé, alors même que le nom du composé est traduit en français à l"envers. Exem ple: le sel de cuisine : - FormuleNaC?(s); - Nom international " sodium chlorure »; - Nom français " chlorure de sodium ». ÉlectronsUn atome, globalement neutre, comporte autant d"électrons chargés -?dans son nuage

électronique que de protons chargés

+?dans son noyau. CouchesLes électrons se répartissent sur des couches électroniques. La règle de remplissage est la sui- vante : on remplit d"abord la couche K pouvant contenir 2 électrons, puis la couche L pouvant en contenir 8, puis la couche M avec à nouveau 8

électrons au maximum.

ExterneLa couche externe est la dernière couche a se remplir. On l"appelle aussi couche de valence car elle intervient dans lavalence, c"est-à-dire dans les liaisons entre atomes.SaturéeLorsqu"une couche ne peut plus recevoir plus d"électrons, on dit qu"elle est saturée. La couche K est saturée à 2 électrons, les couches L et M à

8 électrons.

StabilitéLes atomes dont la couche externe n"est pas saturée ne sont pas stables : ils réagissent pour donner des ions ou des molécules. Duet et octetLes atomes tels queZ <6obéissent à la règle du duet en acquérant deux électrons sur leur couche externe K.

Les autres atomes tels queZ >5respectent la

règle de l"octet en acquérant huit électrons sur leur couche externe L ou M. FamilleLes éléments qui ont des propriétés chimiques semblables sont classés par famille. Vous devez sa- voir citer de mémoire au moins un élément des fa- milles suivantes : alcalins, halogènes et gaz nobles.

L"idée n

o1Mendeleïev a eut l"idée de regrouper en colonne les éléments ayant des propriétés com- munes, ces dernières revenant avec une certaine périodicité dans la longue liste des éléments.

L"idée n

o2Mendeleïev a eut l"idée de laisser des cases vides quand il ne trouvait pas d"élément aux propriétés chimiques correspondant aux autres membres de la famille déjà connu. Par la suite ces éléments ont été découverts très facilement. Numéro atomiqueDans la classification les éléments sont classés par numéro atomiqueZcroissant le long d"une ligne (de gauche à droite, comme l"écri- ture). Couches électroniquesChaque ligne traduit le rem- plissage d"une couche électronique.

Ions & moléculesOn peut facilement trouver les

charges de nombreux ions et le nombre de liaison des atomes à l"aide de la classification périodique.

Exercices

5.1À bâtons rompus

a.Comment sont disposés les éléments chimiques dansla classification?

b.À quoi correspondent les chiffres de 1 à 2 et de 3 à 8en haut de certaines colonnes dans la classification?

c.À quoi correspondent les lettres de l"alphabet de Kà Q à l"extrémité des lignes de la classification?d.Quels sont les points communs entre tous les élé-ments d"une même famille?

e.Comment appelle-t-on les éléments de la colonne 1?De la colonne 7? De la colonne 8? f .Que forment les éléments d"une colonne de la clas-sification?

Structure électronique

5.2No2 p. 282 : Le calcium et ses voisins

5.3

No3 p. 282 : L"élément chlore

Stabilité des structures électroniques & ions

5.4No12 p. 55 : Un remède soufré

5.5

No13 p. 55 : Des ions dans nos aliments

Les ions

5.6No19 p. 56 : Le fer dans le sang

5.7

No18 p. 56 : Analyse d"urine

Précipités & tests caractéristiques

5.8No25 p. 57 : Reconnaître les ions cuivre (II)

5.9

No24 p. 57 : Observer les précipités

Les composés

5.10Minerais

Donnez les formules des mi-

nerais suivants, dont des pho- tographies sont proposées ci- contre, de haut en bas : a.la bauxite, minerai d"oxyded"aluminium; b.la sidérite, minerai de car-bonate de fer (II); c.la cerusite, minerai de car-bonate de plomb (II); d.la galène, minerai de sul-fure de plomb (II);

Données :plombPb2+, alumi-

niumA?3+, carbonateCO2-3, oxydeO2-, sulfureS2-. 5.11

Quelques acides

a.L"acide sulfurique est un li-quide utilisé pur dans lesaccumulateurs de voiture.Il peut libérer deux ca-tions hydrogèneH+(aq)et

un anion sulfateSO2-4(aq).

Établir sa formule.

b.Même question avec l"acidephosphorique, qui peut li-bérer trois cations hydro-gèneH+(aq)et un anion

phosphatePO3-4(aq).

Les éléments

5.12Transformations du cuivre

a.Sur la photographie ci-dessus, on a disposé :1?des copeaux de cuivre;

2?de l"oxyde de cuivre (II);

3 ?de l"hydroxyde de cuivre (II);4?une solution de sulfate de cuivre (II). Quel est le point com- mun entre ces quatre espèces chimiques? Donner leurs formules respectives, sachant que l"ion oxyde estO2-.

b.L"oxyde de cuivre (I) estun solide rouge, tel quephotographié ci-contre;Donnez sa formule et in-diquez le point communavec les espèces précé-dentes.

c.Conclure par undiagramme des transformationsfai- sant intervenir les cinq espèces chimiques. 5.13

No25 p. 286 : La corrosion du fer

Comprendre le tableau

5.14No20 p. 285 : QCM sur la classification

5.15

No22 p. 285 : Vrai ou faux?

Les ions & les composés ioniques

5.16No17 p. 284 : Ions halogénures

5.17

Oxyde de béryllium

Il existe plusieurs composés ioniques constitués d"un ion de la famille du béryllium Be et d"un ion oxyde. a.Quelle est la formule de l"ion oxyde? Justifiez. b.Citez trois éléments de la famille du béryllium. c.Quels ions monoatomiques peuvent-ils former?

d.Donner la formule des composés que l"on peut for-mer avec ces trois ions et l"ion oxyde (rappel :un composé ionique est toujours électriquementneutre).

e.Peut-on envisager l"existence de composés ana-logues en remplaçant l"élément oxygène par l"élé-ment soufre? Justifiez la réponse.

2 Corrigé 5Les éléments & la classification 5.1

À bâtons rompus

a.Les éléments chimiques sont classés par numéro ato-miqueZcroissant; en colonne, on retrouve les élé-

ments partageant le même nombre d"électrons dans leurs couches externes, et donc les mêmes propriétés chimiques; en ligne, on retrouve tous les éléments de même couche externe.

b.Ces chiffres sont des numéros de colonnes, il cor-respondent à des familles d"éléments souvent utili-sés. Le 1 correspond à la famille des alcalins, le 7aux halogènes et le 8 aux gaz nobles, chimiquementstables.

c.Les lettres de l"alphabet renvoyent à la conven-tion utilisée pour nommer les couches électroniques.Rares sont les classifications périodiques qui pro-posent ces lettres, étant donné qu"il s"agit unique-ment d"une convention propre à l"enseignement deseconde dans les lycées français! Et pour cause, lesfrançais très chauvins adorent réinventer la roue entoute occasion.

d.Les éléments d"une même famille partagent le mêmenombre d"électrons sur leur couche externe, cause depropriétés chimiques semblables.

e.Ce sont les familles des alcalins, des halogènes etdes gaz nobles. f .Une famille chimique. Avec la répétition, vient l"ex-cellence... enfin, j"espère!

g.Les trois éléments cités sont dans une même co-lonne, donc partagent les mêmes propriétés chi-miques, comme vu dans le TP de Chimie no3, sur

les halogènes; cependant, leurs propriétés physiques sont différentes, en particulier leurs états physiques à température ambiante (gaz, liquide, solide), di- rectement lié à la masse des atomes. Cette masse augmentant en descendant une colonne, il est nor- mal d"avoir un état gazeux pour le plus léger, liquide puis solide pour les plus lourds.

Structure électronique

5.2No2 p. 282 : Le calcium et ses voisins

5.3

No3 p. 282 : L"élément chlore

Corrigé dans votre livre.

Stabilité des structures électroniques & ions

5.4No12 p. 55 : Un remède soufré

5.5

No13 p. 55 : Des ions dans nos aliments

Corrigé dans votre livre.Les ions

5.6No19 p. 56 : Le fer dans le sang

5.7

No18 p. 56 : Analyse d"urine

1.Il s"agit des ions sodiumNa+(aq),K+(aq)etCa2+(aq).

2.Trop peu d"ions calcium, trop d"ions potassium. Lediagnostic est justifié par l"écart des valeurs mesu-rées par rapport aux valeurs normales, telles quedonnées dans le tableau d"analyse.

Précipités & tests caractéristiques

5.8No25 p. 57 : Reconnaître les ions cuivre (II)

5.9

No24 p. 57 : Observer les précipités

1.L"aluminium a pour structure électronique(K)2(L)8(M)3. En perdant les trois électrons de

sa couche externe non saturée, il acquiert la struc- ture électronique(K)2(L)8, qui est stable, la couche externe étant saturée (règle de l"octet). Cet ion se noteA?3+.

2.Les couleurs des précipités sont identiques (précipi-tés blancs), on ne peut donc pas les distinguer parleurs couleurs.

3.Tel que le précise l"énoncé, l"ion zincZn2+(aq)

forme un précipité gélatineux en présence d"ions hy- droxydeOH-(aq). Ce détail permet de distinguer les deux précipités.

Les composés

5.10Minerais

5.11

Quelques acides

a.H2SO4b.H3PO4

Les éléments

5.12Transformations du cuivre

5.13

No25 p. 286 : La corrosion du fer

1. a.L"élément fer (Fe) est présent dans les trois es-pèces chimiques citées.b.Beaucoup.

2. a.Une solution de soude (hydroxyde de sodium)est formée des ions sodiumNa+(aq)et hydroxyde

OH -(aq)(à savoir par coeur...);

Une solution de chlorure de fer (II) est for-

mée des ions fer (II)Fe2+(aq)et des ions chlo- rure 2C?-(aq)(deux chlorures pour un fer, afin d"assurer la neutralité électrique de la solution aqueuse).

b.Dans le tube à essais, il apparaît un précipité :un solide (de formuleFe(OH)3(s)) en suspension

dans la solution, qui n"est donc plus limpide. c.Tel que vu dans le TP de Chimie no2, et à connaître par coeur, la couleur de ce précipité est verte. d.Équation de la réaction de précipitation : Fe

2+(aq)+ 2OH-(aq)→Fe(OH)2(s)

3. a.Oxygène : symbole O.

b.O :Z= 8donc(K)2(L)6. c.6 électrons périphériques.

4.Les atomes deZ >5adoptent la structure électro-

nique en octet du gaz noble le plus proche.

5.O2-, car il va gagner 2 électron pour acquérir un

octet.

6.Fe2+(aq)+ O2-(aq)→FeO(s)

Comprendre le tableau

5.14No20 p. 285 : QCM sur la classification

5.15

No22 p. 285 : Vrai ou faux?

1.Vrai : les lignes du tableau sont appelées des pé-riodes, et le fait que les lignes se répètent expliquepourquoi on parle de tableau périodique.

2.Faux : les éléments d"une même colonne possèdentles mêmes propriétés chimiques, mais des propriétésphysiques différentes.

3.Faux : il y a seulement 92 éléments naturels, et plusde 118 éléments en tout.

4.Vrai, mais cela pourrait devenir faux, dès qued"autres éléments, placés sur une nouvelle ligne, au-ront été découverts.

Les ions & les composés ioniques

5.16No17 p. 284

5.17

Oxyde de béryllium

a.L"ion oxyde, à +2 cases du gaz noble le plus proche,estO2-. b.Magnésium Mg, calcium Ca, baryum Ba (familledite des "alcalino-terreux"). c.À -2 cases des gaz nobles les plus proches, ilspeuvent formet :Mg2+,Ca2+et Ba2+. d.Composé ionique neutre, calcul simpliste pour lescharges :1×2+?+ 1×2-?= 0, donc MgO, CaO, BaO.

e.En remplaçant l"élément oxygène par l"élémentsoufre, on peut obtenir des composés analogues :MgS, CaS, BaS. En effet, le soufre S et l"oxygène Osont de la même famille, ils ont même couche ex-terne et des propriétés chimiques voisines, y inclusl"aptitude à former des ions de même charge (ionsulfure S2-).

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