Chimie générale en 30 fiches

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Cet ouvrage présente en 30 fiches de 2 à 6 pages, les bases de la chimie que l'étudiant des filières BTS du secteur industriel doit parfaitement connaître à la fin de sa formation. Des fiches de pré-requis sont proposées. Le recueil contient aussi des fiches sur les démarches «sécurité». Chaque fiche est composée d' un rappel de cours et d'une application. La résolution est appuyée par des conseils méthodologiques.

Publié le : mercredi 14 mai 2008
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EAN13 : 9782100539482
Nombre de pages : 160
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1 FICHE
I
Structure de l’atome
Compositiond’un atome nuage d’électrons (chargés )
noyau Zprotons(chargés ) Nneutrons (neutres)
Anucléons
A SymboleX = nom de l’élément chimique: X Z Z= numéro atomique etA= nombre de masse Un atome étant électriquement neutre, le nombre d’électrons est égal au nombre de protons. anion= atome ou groupe d’atomes portant une ou plusieurs charge(s) négative(s) (le nombre de charges (–) doit figurer). cation= atome ou groupe d’atomes portant une ou plusieurs charge(s) positive(s) (le nombre de charges (+) doit figurer).
II Couches et sous-couches électroniques Couches électroniques Les électrons se déplacent sur descouches électroniques, caractérisées par leur nombre quantique principal n. n= entier positif non nul :n= 1, 2, 3, etc.
n= 3
n= 2
n= 1
C h i m i e g é n é r a l e e n 3 0 f i c h e s
Plusnplusest élevé, la couche est éloignée du noyau
1 Sous-couches électroniques Chaque couche se subdivise en une ou plusieurs sous-couches, dont la forme est carac-térisée par lenombre quantique secondaire l. l= entier tel que : 0ln1 l=0 : sous-couche de type s l=1 : sous-couche de type p l=2 : sous-couche de type d
Exemple
Soit la couchen=2 ; on al=0 oul=couche1 : la n=2 est donc constituée de deux sous-couches notées (2s) et (2p).
Orientation des sous-couches électroniques Une sous-couche est formée de une ou plusieurs orbitales, caractérisées chacune par lenombre quantique magnétique m. m= entier tel que :lm+l On peut associer à chaque orbitale une case quantique :
type s m= 0 une orientation
type p m= –1 ; 0 ou 1 trois orientations
type d m= –2 ; –1 ; 0 ; 1 ou 2 cinq orientations
Spin d’un électron 1 Tout électron est caractérisé par sonnombre quantique de spin s:s= ±. 2
III Répartition des électrons Règles de remplissage Selon la forme de la sous-couche il y a un nombre limité d’électrons. • sous-couche de type s : 2 électrons maximum • sous-couche de type p : 6 électrons maximum • sous-couche de type d : 10 électrons maximum Tant queZn’est pas trop élevé, les électrons doivent garnir complètement les sous-couches dans l’ordre suivant : (1s) (2s) (2p) (3s) (3p)(4s) (3d)(4p) … Quelques exceptions existent(l’atome de chrome, par exemple). © Dunod – La photocopie n n autorisée es un délit.
F I C H E 1t r u c t u r e d e l ’ a t o m e– S
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Configuration électronique :elle donne la répartition des électrons sur les sous-couches Exemple de l’atome d’oxygène 2 2 4 (1s) (2s) (2p)
Couche de valence :c’est la dernière couche occupée. Exemple de l’atome d’oxygène 2 2 4 (1s) (2s) (2p)
Répartition des électrons dans les cases quantiques Règle :les électrons doivent garnir le plus possible de cases quantiques avec un maxi-mum de 2 par case. L’intérêt des cases quantiques est de déduire le nombre d’électrons célibataires ou appariés Exemple de l’atome d’oxygène • • • • • • • •
A t o m e d e p o t a s s i u m
1.Donnez la configuration électronique de l’atome de potassium (Z=19) ; justifiez le fait que le dernier électron a pour nombre quantiques (n=4 ;l=0 ;m=0 ; 1 s=). 2 2.Cet atome possède 20 neutrons ; donnez son symbole.
S o l u t i o n
2 2 6 2 6 1 1.(1s) (2s) (2p) (3s) (3p) (4s) Le dernier électron est sur une sous-couche (4s), doncn=4 ;l=0.l=0 implique 1 quem=enfin, pour un électron,0 ; s= ± 2 2.L’élément chimique potassium a pour symbole K. 39 Z=19 ;N=20 doncA=39 nucléons d’où :K. 19
C h i m i e g é n é r a l e e n 3 0 f i c h e s
C o n f i g u r a t i o n s é l e c t r o n i q u e s
1.Donnez la configuration électronique des espèces chimiques indiquées ci-dessous, en précisant à chaque fois la couche de valence et le nombre d’électrons célibataires. O (Z= 8) ; Al (Z= 13) 2.Donnez la configuration électronique de l’espèce chimique Cl .
S o l u t i o n
1.Les couches de valence sont soulignées ci-dessous. 2 2 4 O :Z=8(1s) (2s) (2p) • • • • (2 électrons célibataires) • • 2 2 6 2 1 Al :Z=13(1s) (2s) (2p) (3s) (3p) (1 électron célibataire) 2 2 6 2 5 2.Cl :Z=(2s) (2p) (3s) (3p)17 (1s) – 2 2 6 2 6 Cl: 17+1=18 électrons :(1s) (2s) (2p) (3s) (3p)
P r o b a b i l i t é d e p r é s e n c e d ’ u n é l e c t r o n
On peut montrer que la probabilitépde présence en un point d’un électron apparte-nant à une sous-couche (1s) ne dépend que de sa distancerau centre du noyau et du numéro atomique Z de l’atome considéré. On a : 2×Z×r ( ) 212 a0 p=K×r×e avecK=constante eta0=52,9×10 m . Déterminez la valeur derpour laquelle la probabilité de trouver l’électron est la plus grande dans le cas de l’atome d’hydrogène (Z= 1).
S o l u t i o n   dp 2×r ( ) 2 a0 Z=1 doncp=K×r×e ;pmaximale si=0 dr     dp2 2×r2×r ( ) ( ) 2 a0a0 Or=K×2×r×e+K×r× ×e . dr a0     2×r2×r dp2 ( ) ( ) 2 a0a0 =0 équivaut à :K×2×r×e=K×r× ×e dr a0 12 Il reste :r=a0=52,9×10m.
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
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