chimie_acidite_bascicité_ph_rappel
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UNITE I. .
UNITE 2 : Acidité,basicité,pH
Objectifs :Notion d’atomes, ions, molécules , masse molaire
Etre capable :
Donner la définition des atomes, ions et molécules
Calculer la masse molaire d’un élément
PARTIE A : QUELQUES RAPPELS
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1 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A
I. Les atomes Un atome est constitué de 2 parties :
* Noyau: composé de protons (chargés positivement) et de neutrons (chargés
négativement)
* Cortège électronique composé d’électrons (chargés négativement)
Remarque : Les électrons gravitent autour du noyau
Dans un atome, il y a autant de charges positives que de charges négatives.
Donc, dans un atome, il y a autant de protons que d’électrons.
On dit alors qu’un atome est électriquement neutre.
Représentation simplifiée d’un atome :
On appelle Z numéro atomique : Nombre de protons
On appelle A nombre de masse : Nombre de protons et de neutrons
Exemples :
a. On considère l’atome de carbone : Z=6 et A=12. Donner le nombre de
protons, neutrons et d’électrons
Comme Z=6, il y a 6 protons dans le noyau
Comme A=12, 12=6+N donc N=12-6=6, il y a 6 neutrons
Comme un atome est électriquement neutre et comme il y a 6 protons alors
l’atome de carbone a 6 électrons.
b. On considère l’atome de Zinc : Z=30 et A=65. Donner le nombre de
protons, neutrons et d’électrons
Comme Z=30, il y a 30 protons dans le noyau
Comme A=65, 65=30+N alors N=65-30=35, il y a 35 neutrons
2 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A
Comme un atome est électriquement neutre, il y a 30 protons donc il y a 30
électrons.
II. LES MOLECULES
Une molécule est constituée d’atomes
Attention, la réciproque est fausse
Exemple : molécule de dioxygène O2
Très peu d’atomes restent seuls, mis à part les gaz appelés gaz nobles, et cherchent à se
combiner avec d’autres atomes pour former des molécules.
Définition : Les molécules sont des groupes d’atomes liés entre eux.
III LES IONS
En gagnant ou en perdant des électrons, les atomes se transforment en (particules
chargées) ions.
Remarques :
Cette perte ne touche pas le noyau de l’atome mais seulement le cortège électronique.
Exemples :
1. Cl, Br, I et F vont gagner un électron pour donner des ions :
Cl- : ion chlorure ; Br- : ion bromure
2. Na et Li vont perdre un électron pour donner des ions :
Na+ : ion sodium ; Li+ : ion lithium
DEFINITION :
Un ion est un atome ayant perdu ou gagné un ou plusieurs électrons
Un cation est un atome ayant perdu un ou plusieurs électrons, il est chargé positivement
Un anion est un atome ayant gagné un ou plusieurs électrons, il est chargé négativement
Exemple :
1. Br- : ion bromure est un ion négatif ou anion 2. Li+ : ion lithium est un ion positif ou cation
Exemples d’ions polyatomiques :
3 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A
Ion hydroxyde : OH-
Ion sulfate : SO42-
Ion nitrate NO3-
Ion carbonate : CO32-
Remarque : les ions chlorure, sodium… sont des ions simples ou monoatomique
IV. Classification périodique des éléments
1. Première classification
On peut placer ces différents éléments dans un tableau avec le numéro atomique
croissant :
H He
Li Be B C N O F Ne
Na Mg Al Si P S Cl Ar
2. Tableau de classification de Mendeleïev
Dimitri Mendeleïev (1834-1907) classa les éléments dans une table périodique fondée sur
les similitudes de leurs propriétés chimiques.
Les lignes horizontales du tableau sont appelées périodes.
Le numéro de la période correspondant au nombre de couches électroniques autour du
noyau décrit selon le modèle de Bohr.
Les colonnes verticales sont appelées groupes ou familles. Tous les éléments d’un même
groupe ont des propriétés chimiques très voisines.
Les colonnes IA et IIA constituent les métaux alcalins et alcalino-terreux très réactifs.
Exemple : réaction du sodium
Les colonnes IB à VIIB et VIII constituent les éléments de transition.
4 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A
La dernière colonne constitue une famille, la famille des gaz nobles ou rares.
L’avant dernière colonne de la classification constitue la famille des halogènes. Le chlore
(un constituant de l’eau de Javel), l’iode (un désinfectant), le fluor (un constituant des CFC
qui attaquent la couche d’ozone) sont tous des corps corrosifs.
En faisant les expériences, on remarque :
* sur une même colonne, les éléments ont les mêmes propriétés chimiques : nous
admettrons que les propriétés chimiques sont déterminées par la couche externe des
atomes
* sur une même ligne, le numéro atomique est croissant.
IV. Masse molaire
II- La masse molaire.
1)- Définition générale.
- La masse molaire d’une espèce chimique est la masse d’une mole de cette espèce chimique.
- On symbolise la masse molaire par M. La masse molaire s’exprime en g / mol.
2)- Masse molaire atomique.
- La masse molaire atomique est la masse d'une mole d'atomes de l'espèce considérée.
Dans la classification périodique, on donne les masses molaires atomiques des éléments chimiques en tenant compte des proportions naturelles de ses isotopes.
- Masse molaire atomique de l'élément carbone : M(C) = 12,0 g / mol.
- Masse molaire atomique de l'élément oxygène : M(O) = 16,0 g / mol.
- Masse molaire atomique de l'élément cuivre : M(Cu) = 63,5 g / mol.
5 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A
- Masse molaire atomique de l'élément cuivre : M(Cl) = 35,5 g / mol.
- Dans la nature, il y a 75 % de l’isotope 35 et 25 % de l’isotope 37.
3)- La masse molaire moléculaire.
- La masse molaire moléculaire est la masse d'une mole de molécules de l'espèce considérée.
- La masse molaire moléculaire s'obtient en faisant la somme des masses molaires atomiques des atomes qui constituent la molécule.
- Exemples :
- Déterminer la masse molaire moléculaire des espèces chimiques suivantes : H2O ; Cl2 ; H2SO4 et NH3.
- Masse molaire de la molécule d'eau :
- M ( H2O) = 2 M (O) + M (H)
- M ( H2O) ≈ 2 x 16,0 + 1 x 1,0
- M ( H2O) ≈ 18 g / mol
- Masse molaire du dichlore :
- M ( Cl2) = 2 M (Cl)
- M ( Cl2) ≈ 2 x 35,5
- M ( Cl2) ≈ 71,0 g / mol
- Masse molaire de l'acide sulfurique :
- M ( H2SO4) = 2 M (H) + M (S) + 4 M (O)
- M ( H2SO4) ≈ 2 x 1,0 + 1 x 32,1 + 4 x 16,0
- M ( H2SO4) ≈ 98 g / mol
- Masse molaire de l'ammoniac :
- M ( NH3) = M (N) + 3 M (H)
- M ( NH3) ≈ 1 x 14,0 + 3 x 1,0
- M ( NH3) ≈ 17 g / mol
6 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A
4)- Masse molaire ionique.
- La masse molaire ionique est la masse d'une mole d'ions de l'espèce considérée.
- On peut négliger la masse des électrons devant la masse du noyau d'un atome.
- La masse molaire d'un ion monoatomique est pratiquement égale à celle de l'atome correspondant.
- Exemples :
- M (Na +) ≈ M (Na)
- M (Cl -) ≈ M (Cl)
- Pour déterminer la masse molaire d'un ion polyatomique, on fait comme pour les molécules.
Élément chimique :
Nom Phosphore Oxygène Soufre
Symbole P O S
Masse molaire g /
mol 31,0 16,0 32,1
- Masse molaire de l'ion phosphate : PO43 - :
- M ( PO43 -) ≈ M (P) + 4 M (O)
- M ( PO43 -) » 1 x 31,0 + 4 x 16,0
- M ( PO43 -) ≈ 95,0 g / mol
- Masse molaire de l'ion sulfate : SO42 - :
- M ( SO42 -) ≈ M (S) + 4 M (O)
- M ( SO42 -) ≈ 1 x 32,1 + 4 x 16,0
- M ( SO42 -) ≈ 96,1 g / mol
III- Masse molaire et quantité de matière.
1)- Application 1.
7 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A
Calculer la quantité de matière contenue dans 28,0 g de fer métal.
Correction :
- Résolution :
- le fer métal a une structure atomique, il faut utiliser la masse molaire atomique de l'élément fer
- Dans les tables : M (Fe) ≈ 55,8 g / mol ≈ 56 g / mol.
- À 1 mole de fer métal correspond environ 56 g de fer métal
- À 1/2 mole de fer métal correspond environ 28 g de fer métal.
- On va utiliser un formalisme mathématique pour pouvoir résoudre tous les exercices du même type :
- Écriture symbolique :
Quantité de matière de l'espèce chimique considérée A
n (A) en mol
Masse molaire de l'espèce chimique considérée
M(A) en g / mol
Masse de l'espèce chimique considérée
m (A) en g
- On tire les relations :
m (A) = n (A) . M (A) (1) ou
n (A) = m (A)
(1') M (A)
- Quantité de matière de fer :
8 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A
n (Fe) = m (Fe)
M (Fe)
n (Fe) = 28,0
55,8
n (Fe) ≈ 0,502 mol
2)- Application 2.
- Calculer la masse de 0,500 mol de soufre
Données :
M (S) ≈ 32,1 g / mol ; mS ≈ 0,500 mol
Correction :
- On cherche la masse de soufre que l'on note : m S.
- Il faut utiliser les données (on donne la masse molaire et la quantité de matière : la relation à utiliser est celle qui lie ces trois grandeurs)
- Masse de soufre correspondant.
- m S = n S . M (S)
- m S ≈ 0,500 x 32,1
- m S ≈ 16,1 g
2)- Application 3.
- Calculer la quantité de
9 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A
matière d'eau n1 contenue dans un litre d'eau.
- On donne : la masse de un litre d'eau est m1 = 1,00 kg.
- L'eau a une structure moléculaire de formule H2O.
Correction :
- Masse molaire de la molécule d'eau :
- M ( H2O) = 2 M (O) + M (H)
- M ( H2O) ≈ 2 x 16,0 + 1 x 1,0
- M ( H2O) ≈ 18 g / mol
- Quantité de matière contenue dans un litre d'eau :
n 1 =
m 1
M (H 2 O)
n 1 =
1000
18
n 1 ≈ 56 mol
10 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A
Exercice 1 :
Déterminer le nombre de protons, d’électrons et de neutrons des atomes suivants :
2814Si; 42He; 94Be; 52
24Cr; 23892U
Exercice 2 :
Indiquer pour chaque molécule, le nom et le nombre de chaque atome
CO2 ; H20 ; H2SO4 ; C2H6
Exercice 3 :
Pour chacun des ions suivants :
Indiquer le nombre de protons, de neutrons et d’électrons :
Cl-; Cu²+; Mg²+
Exercice 4 :
L’acide sulfurique a pour formule H2SO4, le dioxyde de soufre SO2, le sulfate de cuivre CuSO4,
et le sulfure d’hydrogène H2S. Quel est l’élément commun à tous ces corps? Indiquer son
symbole et son nom.
Quel est l’élément commun à tous ces corps? Indiquer son symbole et son nom.
Exercice 5 :
Quel est l’élément qui dans la classification périodique, se trouve à l’intersection de la 2ème
colonne ?
Combien l’atome, correspondant à la définition précédente, possède-t-il d’électrons sur sa
couche externe?
Travaux dirigés 1 : Atomes, molécules et ionns
Lycée Pierre André Chabanne Année 2012-2013
CAP ATMFC
11 Unite 2 : Acidité, Basicité, Ph Partie A
Exercice 6 :
Compléter le tableau suivant :
NOM DES MOLECULES FORMULE BRUTE NOMBRE D’ATOMES DE
CHAQUE ELEMENTS
MASSE
MOLAIRE Dichlore Cl2
Tetrachlorure de carbone CCl4
Mono chloro méthane CH3Cl
Dioxyde de carbone CO2
Ammoniac NH3
Sulfure d’hydrogène H2S
Trichlorure
d’aluminium
AlCl3
Hydroxyde de calcium Ca(OH)3
Chlorure de potassium KCl
Nitrate de baryum Ba(NO3)2
Carbonate de calcium CaCO3
Saccharose
(sucre)
C12H22O11
Exercice 7
Un comprimé d’aspirine contient 500mg d’acide acétylsalicyclique de formule C9H8O4. On le
dissout dans 100mL d’eau.
1. Calculer la masse molaire de l’acide acétylsalicyclique
2. Quelle est la concentration molaire de l’acide acétylsalycyclique