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Les molécules et les ions
Les molécules et les ions
Lorsqu'ils forment des molécules, les atomes se lient entre eux en échangeant des électrons. Certains en gagnent, d'autres en perdent. Lorsque le nombre d'électrons change, la charge électrique change aussi. On ne parle alors plus d'atomes, mais d'ions.
Les atomes vont avoir tendance à combler ou vider leur dernière couche électronique afin d'avoir la configuration du gaz inerte le plus proche. Les alcalins et les alcalino-terreux auront donc tendances à perdre leurs électrons de valence et à devenir des ions positifs, des cations. Les halogènes auront plutôt tendance à gagner un électron et à devenir des ions négatifs, des anions.
Les ions
Les ions
Les ions sont des atomes ou des groupes d'atomes qui portent une charge électrique à la suite du gain ou de la perte d'un ou de plusieurs électrons. Par exemple Mg2+ et Cl- sont des ions. Si le nombre d'électron augmente, la charge devient négative (-). Si le nombre d'électron diminue, la charge devient positive (+).
Anion: ion négatif. L'atome a gagné un ou plusieurs électrons . Exemple: Cl-, O2-, OH-, F-
Cation: ion positif. L'atome a perdu un ou plusieurs électrons. Exemples: H+, Na+, Mg2+
Dans cet exemple, un atome de sodium (Na) et un atome de chlore (Cl) vont s'unir pour former la molécule de chlorure de sodium (NaCl), le sel de table.
Afin d'avoir une configuration électronique ressemblant le plus possible à un gaz inerte, le sodium va donner son électron de valence au chlore. Le sodium possède donc autant d'électron que le néon, sa dernière couche électronique est pleine.
De la même façon, le chlore va maintenant avoir la même configuration électronique que l'argon, sa couche électronique est, elle aussi, pleine.
Cependant, la charge électrique de chacun des éléments n'est plus neutre. Le sodium a perdu un électron, il devient donc positif, on dit que c'est un cation.
Le sodium a gagné un électron, sa charge est désormais négative, on dit que c'est un anion.
Tendance à gagner ou perdre des électrons
Les liaisons ionique et covalente
Les liaisons ionique et covalente
Peu importe leur nature, tous les atomes cherchent à atteindre la stabilité. Pour ce faire, leur dernière couche électronique doit être remplie par les électrons de valence. Alors que certains atomes ont tendance à gagner des électrons supplémentaires, d'autres vont plutôt en céder. Les électrons de valence des atomes que l'on veut lier subissent l'influence de chacun des noyaux impliqués.
La règle de l'octet
La règle de l'octet
La règle de l'octet est la tendance que les atomes ont d'acquérir la configuration électronique du gaz rare qui est le plus proche d'eux dans le tableau périodique. Leur dernière couche électronique tend donc à posséder 8 électrons de valence.
La liaison covalente
La liaison covalente
La liaison covalente implique un partage d'électrons entre deux atomes. Ce type de liaison apparaît principalement lorsqu’une molécule est formée de deux non-métaux, de deux atomes identiques ou lorsqu'un non-métal se lie avec l'hydrogène.
exemples: CO2 H2O H2
La liaison ionique
La liaison ionique
La liaison ionique implique un transfert d'électrons d'un atome à un autre. Ce type de liaison apparaît principalement lorsqu’un composé est formé d’un métal et d’un non-métal.
exemples: NaCl MgO CaCl2
Liaison covalente
Liaison ionique
La nomenclature chimique
La nomenclature chimique
La nomenclature permet de nommer les composés chimiques, ce qui permet de reconnaître une molécule qui possède deux éléments et plus.
Les règles de nomenclature sont utiles pour connaître la nature (ou la sorte) d'atomes qui composent la molécule ainsi que leur nombre. Afin de pouvoir nommer une molécule à partir de la formule moléculaire, on doit suivre les règles suivantes:
Règles de nomenclature
Règles de nomenclature
L’atome qui apparaît en deuxième dans la formule moléculaire est nommé en premier dans le nom chimique et on doit y ajouter le suffixe « -ure ». Il faut donc lire la molécule à l'envers (de droite à gauche).
On ajoute « de » après avoir nommé l'atome. Ensuite, l’atome qui apparaît en premier dans la formule moléculaire est nommé en deuxième dans le nom chimique sans être modifié.
On désigne le nombre d’atomes de chaque élément à l’aide d’un préfixe qu’on ajoute au début du nom des éléments.
nomenclature des ions polyatomiques
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La solubilité et la concentration
La solubilité et la concentration
Rappel de ST3: Les solutions
Rappel de ST3: Les solutions
Les solutions sont des mélanges homogènes composés d'un solvant (ce qui est en plus grande quantité) et d'un soluté (ce qui est en plus petite quantité). Lorsque le solvant est l'eau, on parle alors de solution aqueuse.
Les solutions peuvent être solide (comme l'acier), gazeuse (comme l'air), mais sont généralement liquide.
La concentration correspond à la quantité de soluté dissous par rapport à la quantité de solvant. On peut la représenter en g/L et en %m/v.
L'équation générale pour calculer la concentration d'une solution est C=m/v
Des exemples de calculs sont disponible ici:
https://www.alloprof.qc.ca/fr/eleves/bv/sciences/la-concentration-et-ses-unites-de-mesure-s1028
Les calculs de concentration en ppm (parties par millions)
Les calculs de concentration en ppm (parties par millions)
La concentration en ppm (parties par million) représente le nombre de parties de soluté dissoute dans un million de parties de solution. On peut aussi représenter les ppm en mg/L. Par exemple, 35ppm est équivalent à 35mg/L.. Pour des mélanges solides, comme un alliage, on peut convertir les ppm en mg/kg. Pour la calculer, on utilise l'équation de la concentration massique classique:
C = m / V
où: C représente la concentration en ppm
m représente la quantité de soluté (idéalement en mg)
V représente le volume total de solution (idéalement en Litre ou, dans le cas de solide, en kg)
Les calculs de concentration en mol/L
Les calculs de concentration en mol/L
La concentration molaire (mol/L) représente le nombre de mole de soluté dissoute dans un Litre de solution. On utilise l'équation modifié de la concentration suivante:
C = n / V
où: C représente la concentration en mol/L
n représente le nombre de mole de soluté
V représente le volume total de solution
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La solubilité
La solubilité
La solubilité
La solubilité
La solubilité d'une solution correspond à la concentration maximale que ce soluté peut atteindre dans un solvant. Par exemple, le sel de table (NaCl) a une solubilité dans l'eau de 357 g/L à 20ºC.
La solubilité d'un soluté solide a tendance à augmenter avec la température. Plus on augmente la température du solvant, plus il est possible de dissoudre un soluté solide.
Pour les gaz, c'est le contraire. La solubilité des gaz diminue avec la température. Il est donc plus facile de dissoudre un gaz dans un solvant froid que dans un solvant chaud.
Solubilité de quelques solides en fonction de la température (a) et solubilité de quelques gaz en fonction de la température (b)
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La conductibilité électrique
La conductibilité électrique
Dissoutes dans l'eau, certaines substances (comme les acides, les bases et les sels) forment des ions en solution. Elles permettent à la solution de faire passer un courant électrique. On parle alors d'un électrolyte.
D'autres substances (comme le sucre et l'alcool) peuvent se dissoudre dans l'eau, mais ne forment pas d'ions. Elles ne permettent donc pas le passage du courant électrique. Ce sont des non-électrolytes
Un non-électrolyte
La dissociation électrolytique est le processus par lequel une substance se sépare en ions de charges opposées équivalentes lorsqu'elle est dissoute dans un solvant.
Si deux électrodes sont insérés dans la solution et que l'on tente d'y faire circuler un courant électrique, les ions seront attirés vers l'électrode de charge inverse. Les anions (-) seront alors par l'anode (+) alors qu'au contraire, les cations (+) seront attirés vers la cathode (-). C'est la charge électrique des ions qui permettent le passage de l'électricité dans la solution.
Un électrolyte
Les électrolytes (acides, bases et sels)
Les électrolytes (acides, bases et sels)
Les électrolytes
Les électrolytes
Les électrolytes sont des substances solubles, qui se dissocient en ions et qui permettent ainsi le passage du courant. On nomme ce processus, la dissociation électrolytique. Les électrolytes sont généralement des acides, des bases ou des sels. Toute autre substance soluble qui ne se décompose pas en ions est un non-électrolyte, il ne permet pas le passage du courant. Par exemple, le sucre et l'alcool, quoi que soluble dans l'eau, ne sont pas des électrolytes.
Exemple: MgCl2 --> Mg2+ + 2Cl-
Les acides, les bases et les sels ont tous la capacité de se dissoudre et de former des ions en solution. On peut donc dire qu'ils sont des électrolytes. Voici comment les différencier:
Neutralisation acidobasique:
Acide + Base --> Eau + Sel
Le pH
Le pH
Le pH correspond au potentiel d'ions Hydrogène en solution. Il s'agit donc d'une mesure de la concentration de l'acide ou de la base. Plus le pH est bas, plus la solution est acide. À un pH de 7, on considère la solution comme neutre. Plus le pH est élevé (pour un maximum de 14) plus la solution est basique.
L'échelle de pH est logarithmique, ce qui signifie que chaque unité de l'échelle correspond à un rapport de 10X. Par exemple entre une solution à pH 5 et une autre à pH4, cette dernière est 10 fois plus acide que la première. Prenons un autre exemple: Une base A possède un pH de 8 et une base B possède un pH de 11. La solution B est 1000 (10³) fois plus basique que la solution A.
Il existe plusieurs indicateurs chimiques permettant de déterminer le pH d'une solution. À chaque indicateur correspond au moins un point de virage. Certains en possède plusieurs. Ces points de virages correspondent aux concentrations précises où l'indicateurs va changer de couleur. On peut donc utiliser plus d'un indicateur pour déterminer avec précision le pH d'une solution.
Quelques indicateurs et leurs couleurs selon le pH
L'échelle de pH
L'échelle de pH
L'échelle de pH permet de déterminer la force d'un acide ou d'une base. Il s'agit d'une échelle logarithmique où chaque unité correspond à un bond de 10X. Plus le pH est bas, plus la solution est acide, plus le pH est haut, plus il est basique. L'échelle de 0 à 14 couvre toutes les puissances d'acides et de bases en passant par son centre (pH de 7) où la solution est neutre. On peut utiliser un ou plusieurs indicateurs chimiques pour déterminer le pH d'une solution.
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La stœchiométrie
La stœchiométrie
La stœchiométrie est un calcul qui permet d’analyser les quantités de réactifs et de produits qui sont en jeu au cours d’une réaction chimique. Elle sert surtout à calculer le nombre de moles et les masses en présence dans la réaction chimique.
Il existe une méthode de travail relativement simple qui permet de calculer précisément les quantités de réactifs et de produits impliquées dans une réaction chimique. Elle nécessite la construction d’un tableau qui facilite beaucoup la compréhension et les calculs dans les problèmes. Ce tableau comporte quatre lignes qui devront comprendre, dans l’ordre :
L’équation chimique complète et équilibrée dont il est question dans le problème. Si cette équation n’est pas équilibrée ou encore mal équilibrée, il sera impossible de résoudre le problème.
Le nombre de moles impliquées dans la réaction chimique pour chacune des substances qui se trouvent dans l’équation chimique.
La masse molaire de chaque substance impliquée dans la réaction chimique.
La masse en grammes de chacune des substances impliquées dans la réaction chimique.
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