Les particles 

Idées essentielles :
Les chimistes élaborent et utilisent des modèles pour comprendre le monde atomique
Les atomes se combinent pour former des molécules et des composés par le biais de divers types de liaisons chimiques.
Tout est constitué d'atomes et ces atomes réagissent pour former des molécules.

Objectifs d'apprentissage :

Structure atomique (la plupart de ces objectifs d'apprentissage sont des révisions de concepts appris en 8e année)

• Utiliser correctement les symboles des éléments

• Expliquer que le tableau périodique classe les éléments horizontalement en fonction du nombre de protons dans le noyau de l'atome et place ceux qui ont des propriétés chimiques similaires en colonnes.

  • Modéliser la structure de chaque atome, qui consiste en un noyau, composé de protons et de neutrons (nucléons), entouré d'électrons. Les électrons sont situés dans des niveaux d'énergie.

  • Déduire le nombre d'électrons de valence à partir du numéro de groupe (colonne) d'un élément

    • Décrire comment cela conduit aux propriétés similaires des éléments d'un même groupe.

  • Décrire l'accumulation d'électrons dans des « coques »/« niveaux d'énergie » et comment cette structure est illustrée dans le tableau périodique (les périodes/le numéro de rangée correspondent au nombre de coques/niveaux d'énergie occupés).

• Comprendre que la masse des protons et des neutrons est similaire et déterminer la masse atomique. Les électrons sont des ordres de grandeur moins massifs.

  • Expliquer que le nombre de nucléons (protons + neutrons) est équivalent à la masse atomique.

  • Décrire que les atomes d'un même élément peuvent avoir des nombres différents de neutrons et qu'ils sont appelés isotopes.

  • Déduire la masse de l'isotope le plus courant en se basant sur la masse atomique relative indiquée dans le tableau périodique.

    • Extension - Calculer la masse atomique relative sur la base de l'abondance des isotopes régulièrement présents (moyenne pondérée)

  • Première introduction des moles

    • Décrire comment l'échelle d'un atome est si petite qu'une quantité collective, une mole, est utilisée.

    • Expliquer qu'une mole d'atomes permet d'augmenter l'unité de masse atomique en grammes.

    • Expliquer que les moles permettent de comparer un nombre relatif de particules.

      • Comparer les masses d'échantillons d'éléments, déterminer le nombre relatif d'atomes (moles) dans chaque échantillon.
        
        

Liaison

• Décrire la différence entre un élément, un mélange et un composé.

• Décrire l'importance des structures électroniques des gaz rares et des électrons de valence

  • Le fait d'avoir le nombre d'électrons de valence du gaz noble le plus proche (groupe 18) donne une structure plus stable.

  • Pour atteindre cette stabilité, les électrons de valence peuvent être perdus, gagnés ou partagés.
    
    

Liaison métallique

• Décrire que la liaison métallique implique des atomes qui sont faiblement attirés par leurs électrons de valence.

• Indiquer que la liaison métallique est l'attraction électrostatique entre les cations métalliques et les électrons délocalisés.

• Décrire comment, dans les solides métalliques, les atomes sont disposés dans un réseau.

• Décrire comment la faible attraction pour leurs électrons de valence a pour conséquence que les électrons de valence se déplacent librement, pour être délocalisés, dans toute la structure du réseau.

• Expliquer comment la liaison métallique conduit aux propriétés physiques des métaux.
  
  

Ions et composés ioniques

• Décrire la formation de liaisons ioniques entre des éléments métalliques et non métalliques.

  • Décrire les ions comme des particules ayant plus ou moins d'électrons que de protons.

    • Le nombre de protons ne change pas, seul le nombre d'électrons change.

    • La plupart des éléments existent rarement sous leur forme atomique.

  • Décrire les métaux comme des atomes faiblement attirés par leurs électrons de valence.

    • Il y a peu de protons par rapport à la distance entre le noyau et l'enveloppe de valence/le niveau d'énergie.

    • La perte d'électrons de valence conduit à la configuration stable du gaz noble précédent.

    • Moins d'électrons que de protons = ion positif appelé cation

  • Décrire les non-métaux car les atomes sont fortement attirés par les électrons supplémentaires.

    • Il y a beaucoup de protons par rapport à la distance entre le noyau et l'enveloppe de valence/le niveau d'énergie.

    • L'obtention d'électrons de valence conduit à la configuration stable du gaz noble suivant.

    • Plus d'élections que de protons = ion négatif appelé anion

  • Expliquer qu'il n'existe pas d'éléments ioniques, mais seulement des composés ioniques.

  • Définir une liaison ionique comme l'attraction électrostatique entre des ions de charge opposée.

    • Dans les solides ioniques, les ions se trouvent dans un réseau 3D d'ions positifs et négatifs alternés.

      • PAS DES MOLÉCULES !!!

  • Déterminer la formule d'un composé ionique à partir des charges des ions

  • Indiquer que les ions des métaux de transition peuvent avoir des charges différentes

    • Utiliser la convention de dénomination en chiffres romains pour déterminer la charge et la formule

      • Par exemple, le fer(II) est Fe2+, le fer(III) est Fe3+. Par conséquent, la formule de l'oxyde de fer(II) est FeO et celle de l'oxyde de fer(III) est Fe2O3 (bons exemples pour commencer car ils évitent les malentendus avec les chiffres romains indiquant l'indice).

• Déduisez le nom ou la formule des composés ioniques contenant les ions polyatomiques suivants

  • Carbonate (CO32-), hydrogénocarbonate (HCO3-), nitrate (NO3-), sulfate (SO42-), hydroxyde (OH-), ammonium (NH4+).

• Calculer la masse molaire de divers composés ioniques

  • Comparer les masses d'échantillons de composés ioniques, déterminer le nombre relatif d'unités de formule et d'atomes (en moles) dans chaque échantillon.
    
    

Liaisons covalentes, composés moléculaires et éléments moléculaires

• Définir une liaison covalente comme l'attraction électrostatique entre deux noyaux positifs et une paire d'électrons partagée.

• Décrire la formation d'une liaison covalente

  • Les paires d'électrons peuvent être partagées lorsque les noyaux des deux atomes sont fortement attirés par des électrons supplémentaires.

• Décrire, à l'aide d'un diagramme, les liaisons covalentes dans une série de molécules, notammentH2, Cl2,H2O, CH4, HCl, N2, NH3, C2H4, O2, CH3OHetCO2, en tant que partage de paires d'électrons conduisant à la configuration de gaz noble. Inclure la description des liaisons simples, doubles et triples.

  • Déduire les structures de Lewis d'une série de molécules

    • Utiliser l'outil de l'octet (outil qui permet d'expliquer la liaison dans la plupart des molécules, mais pas dans toutes. Les exemples d'exceptions ne doivent pas être discutés)

    • L'utilisation des diagrammes en croix doit être évitée.

      • Traduire/transiger de Bohr à Lewis

• Calculer la masse molaire de divers composés covalents.

  • Comparer les masses d'échantillons de composés covalents, déterminer le nombre relatif de molécules et d'atomes (en moles) dans chaque échantillon.
    
    

Structure et propriétés physiques

• Modéliser la façon dont les solides peuvent être formés à partir de molécules ou être des structures étendues avec des sous-unités répétitives (par exemple, le réseau ionique, les macromolécules).

  • Dans les solides ioniques, les ions se trouvent dans un réseau 3D où alternent les ions positifs et négatifs.

  • Dans les solides, les molécules sont maintenues ensemble par des attractions relativement faibles entre les molécules, appelées forces intermoléculaires.

  • Les macromolécules/structures covalentes géantes peuvent être introduites mais ne seront pas évaluées.

• Utiliser les différences de liaison pour expliquer, en général, les propriétés physiques de divers éléments (métaux et non-métaux) et composés (ioniques et covalents).

  • Les particules ne doivent pas être représentées uniquement par des cercles

    • Les diagrammes de solides ioniques doivent indiquer la charge.

    • Les diagrammes de solides moléculaires doivent indiquer que les molécules sont constituées de plusieurs atomes.

  • Tous les composés ioniques sont solides à température ambiante.

  • Les solides ioniques sont durs/fragiles et ne conduisent pas l'électricité (les particules chargées ne peuvent pas se déplacer).

  • Dans un liquide (fondu), les ions peuvent se déplacer les uns par rapport aux autres et peuvent donc conduire l'électricité.

  • Les solutions ioniques conduisent l'électricité parce qu'elles contiennent des particules chargées qui peuvent se déplacer.

  • Les molécules se présentent sous la forme de solides, de liquides ou de gaz à température ambiante.