Unité #1-La chimie
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| Unité #1-La chimie Les atomes et les éléments   Classe de Madame Michelle Septembre 2012 L’historique de la chimie et de l’évolution du modèle atomique  Environ 500 ans avant Jésus-Christ : Les philosophes s’imaginaient des explications aux phénomènes naturels, mais ils les vérifiaient rarement par expérimentation. Empédocle, un savant grec, suggère que la matière est faite de 4 éléments : la terre, l’eau, l’air et le feu. Ces éléments peuvent se combiner pour faire des substances variées. Démocrite, un autre grec, suggère que la matière est faite de minuscules particules indécomposables appelées ‘atomes’. Elles sont de différentes formes dépendant de la matière.  Cette idée est rejetée par les philosophes Socrate et Aristote, qui avaient beaucoup d’influence avec le peuple, alors le modèle d’Empédocle demeura pendant 2000 ans. Les alchimistes de l’Asie, de l’Afrique et de l’Europe se préoccupaient de la métallurgie (traitement et formage de métaux) et de pharmacie (produits pour se guérir). Ils croyaient que les métaux poussaient comme des plantes et proposaient des explications et de recettes mystiques. Ce travail était considéré un art à la fois estimé et dangereux.  Les alchimistes ont perfectionné de nombreuses techniques et ont créé des équipements de laboratoires tels que les béchers, le bain-marie et les filtres. Ils étaient particulièrement intéressés à la transmutation de métaux communs comme le plomb à un métal précieux comme l’or. Ces alchimistes gardaient secrètes leurs découvertes pour se garantir un revenu.   Fin des années 1700 : Antoine de Lavoisier  Il est considéré comme le père de la chimie moderne car il a mis sur pied des procédures d’observations et d’expérimentation rigoureuses. Il a prouvé de cette façon la loi de conservation de la matière (voir #2 de la théorie atomique). Il a aussi réussi à identifier 23 éléments du tableau périodique (qui n’existe pas encore à ce temps) tels que l’oxygène, l’azote, l’hydrogène, le phosphore, le soufre, le mercure et le zinc. En plus, il a aussi démontré le rôle de l’oxygène dans la respiration, la photosynthèse et la corrosion du métal. *C’est à ce point dans l’histoire que le modèle de 4 éléments d’Empédocle doit être remplacé par une théorie plus moderne.  Début des années 1800 : John Dalton Il a proposé la théorie atomique qui permet de distinguer les éléments des non-éléments et a énoncé certaines lois chimiques.
Dalton a classé les 33 éléments connus à cette époque par leur masse. Dans le modèle atomique créé par Dalton, un atome est un solide de forme sphérique. Durant les années 1860, plusieurs scientifiques ont tenté des classer les éléments connus selon leur masse atomique. La meilleure classification a été proposée par le chimiste russe Dmitri Mendeleïev. (L’organisation du tableau périodique)  En jouant à organiser et réorganiser les éléments connus sur un genre de tableau qu’il avait créé, Mendeleïev a réalisé que les propriétés des éléments se répétaient sur des intervalles réguliers. L’analyse des intervalles réguliers, ou périodes, ont amené Mendeleïev à établir la classification connue aujourd’hui sous le nom de tableau périodique des éléments.  Les 1900s : Joseph John Thompson (particules subatomiques) Il a découvert l’existence des électrons par expérimentation et a déduit l’existence des protons. L’atome est donc divisible en particules subatomiques. Il croit que les protons et les électrons sont comme des raisins négatifs dans un muffin positif. Son modèle est connu sous le nom de plum pudding.
Ernest Rutherford (l’organisation des particules subatomiques)  À la fin des années 1800 et au début des années 1900, des études sur la radioactivité ont mené Rutherford à découvrir le noyau positif et à déduire l’existence des neutrons.
Ce ne sera que pendant les années 1930 que l’existence des neutrons dans le noyau sera confirmée par James Chadwick.  Niels Bohr Il s’est inspiré de travail de plusieurs scientifiques pour expliquer pourquoi les électrons ne se précipitent pas vers le noyau (puisque les charges négatives sont attirées aux charges positives).
*Le modèle de Bohr combiné avec les découvertes de Rutherford s’appelle le modèle de Bohr-Rutherford qu’on utilise encore aujourd’hui pour comprendre la structure atomique. La composition d’un atome (d’après Bohr-Rutherford)  Le noyau est au milieu de l’atome. Il occupe très peu d’espace mais il est très dense et représente presque toute la masse de l’atome. Il est composé de protons(+) et de neutrons. Les électrons(-) sont en orbite autour du noyau et occupe une grande espace. Les électrons sont en perpétuel mouvement dans un énorme nuage d’orbitales qui entoure le noyau. Entre les orbitales, il n’y a qu’un vide. En général, un atome neutre possède le même nombre de protons et d’électrons. La masse d’un proton est 1µ (unité de masse atomique) ce qui équivaut à 0,000 000 000 000 000 000 000 000 001 66kg. On utilise la masse relative de 1 pour un proton et celui d’un neutron comme 1 même si le neutron est vraiment un peu plus lourd. On donne la masse de l’électron comme 0*, l’astérix nous rappelle que l’électron a une masse mais elle est négligeable. (environ un millième de celle du proton)
Les électrons se placent en couches. Il y a un nombre maximum d’électrons dans chaque couche : 2é; 8é ; 8é ; 18é ; 18é ; 32é ; 32é  Exemple : Oxygène Les éléments N.B. Chaque élément a un nom particulier et parfois ce nom diffère d’une langue à une autre. Ex. fer-français, iron-anglais ou hierro-espagnol Par contre, chaque élément possède un symbole atomique qui ne change pas selon la langue. Ex. fer-Fe et azote-N Toute matière occupe une espace et a une masse. Toute matière est faite d’atomes. Un élément est une substance pure étant composée d’une seule sorte d’atome. Il existe 116 éléments connus! Chaque élément est identifié par un numéro atomique qui représente le nombre de protons. Des exemples : Seuls les protons déterminent s’il s’agit du carbone (6 protons) ou l’oxygène (8 protons) |
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