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Constitution de la matière

Pressentie dès le Vème siècle Avant. J.C par Démocrite, l'existence de l'atome demeure jusqu'au XIXème siècle du domaine des hypothèses. En 1808 et à partir d'expériences menées sur les gaz, Dalton énonça les fondements de la théorie atomique.

L’atome a été longtemps considéré comme le plus petit constituant indivisible de la matière.

Toutefois, les atomes ne pouvant être vus ni détectés expérimentalement, ils ne purent être mis en évidence. Aujourd’hui, grâce aux appareils de l'optique moderne, les atomes sont devenus une réalité observable.

  • Cet article porte sur la constitution de la matière.
  • Nous commencerons par expliquer la définition de la matière.
  • Nous aborderons ensuite la constitution de la matière.
  • Nous examinerons ensuite les atomes, les molécules et les ions.
  • Nous examinerons la quantité de matière.
  • Enfin, nous discuterons la matière organique.

Matière : définition

La matière se trouve partout. Elle constitue la totalité des choses que nous utilisons et tous les êtres vivants qui nous entourent.

La matière est toute substance qui a une masse et occupe l'espace en ayant un volume1.

La matière peut se présenter sous la forme d'un corps pur. Les corps purs sont soit des corps simples, soit des corps composés. Les constituants des corps simples et composés sont des atomes, des ions et des molécules. Les chimistes ont élaboré et utilisé une façon de nommer les composés en fonction de leurs éléments constitutifs, et en fonction de la façon dont les atomes des éléments se combinent entre eux pour former ces composés.

Matière : constitution

Comme la majeure partie de la matière qui nous entoure, l'eau est l'ensemble de petites particules (les molécules), elles- mêmes constituées de particules plus petites (les atomes).

Les atomes, molécules et ions sont les pierres de construction des corps simples et des corps composés.

Les atomes d'un élément contiennent un nombre bien défini de protons dans leur noyau.

Les molécules sont des groupes d'atomes combinés. Les ions sont classes en ions monoatomiques et polyatomiques.

Atome

Tout ce qui existe dans le monde entier est constitué de petites particules appelées atomes. Les atomes sont si petits que leur rayon n'est que de 0,1 nm, soit 100 000 000 fois plus petit qu'un centimètre ! Ces atomes sont en fait constitués de particules encore plus petites.

Un atome est la plus petite partie d'un élément qui conserve l'identité chimique de cet élément.

Les atomes sont constitués d'électrons, de protons et de neutrons, que l'on appelle des particules subatomiques ou particules élémentaires.

Constitution de la matière atome StudySmarterFig. 1- L'atome.stock.adobe.com2

Il existe différents types d'atomes appelés éléments.

Passons en revue chaque particule élémentaire en détail, puis nous pourrons comparer leurs principales caractéristiques.

Si c'est la première fois que tu rencontres l'atome, nous te conseillons de te rendre sur la page composition d'un atome pour une étude plus détaillée.

Protons

Les protons sont des particules subatomiques chargées positivement qui font partie du noyau. Leur charge est égale en magnitude à celle d'un électron, mais de signe opposé. Par conséquent, la charge d'un proton est de +1,602 x 10-19 coulombs.

Les protons sont 1 835 fois plus lourds que les électrons et contribuent à la masse de l'atome. La masse d'un proton est de 1,67262 × 10-27 kg.

Neutrons

Les neutrons sont neutres. Ils n'ont pas de charge électrique.

La masse du neutron est de 1,674 × 10-27 kg, légèrement supérieure à celle du proton. Les protons et les neutrons contribuent ensemble à la masse maximale de l'atome.

Les protons et les neutrons sont appelés "nucléons" car ils résident dans le noyau.

Lorsque nous écrivons la charge et la masse des particules subatomiques, nous indiquons leurs masses relatives plutôt que leur masse réelle.

Sais-tu que les protons et les neutrons sont divisibles ? Ils sont constitués de particules plus petites appelées quarks et gluons. Les protons sont constitués de trois quarks qui contribuent à leur masse, tandis que les gluons lient les quarks entre eux. On dit des gluons qu'ils ont une masse négligeable. On les appelle souvent des particules sans masse.

Électrons

Les électrons sont chargés négativement et tournent autour du noyau dans des orbites spécifiques, tout comme les planètes tournent autour du soleil.

La charge d'un électron est de -1,602 x 10-19 coulombs et sa masse est de 9,109 x 10-31 kg. Comme tu peux le constater, la masse d'un électron est négligeable, il ne contribue pas à la masse de l'atome.

Les électrons jouent un rôle important dans les réactions chimiques. Le transfert et le partage des électrons d'un atome à l'autre entraînent la formation de liaisons. Lorsque de nouvelles liaisons sont formées, de nouvelles substances sont générées.

Les électrons sont attirés par le noyau mais ne tombent pas dans le noyau. Ils sont retenus par la force d'attraction électrostatique entre les électrons et les protons. Ceci nous amène à la prochaine particule subatomique...

Rassemblons tout ce que nous avons appris jusqu'à présent.

Particule subatomique

Charge réelle

Charge relative

Masse réelle

Masse relative

Électron

-1.602 x 10-19 coulombs

-1 Négative

9,109 x 10-31 kg

$$ \frac {1}{1835}$$
Proton

+1.602 x 10-19 coulombs

+1 Positive

1,672 x 10-27 kg

1
Neutron

Zéro

Zéro Neutre

1,674 x 10-27 kg

1

Molécule

Dans les corps composés et un certain nombre d'éléments, les atomes sont liés entre eux pour former des molécules.

Une molécule est l'assemblage chimique de deux ou plusieurs atomes.

Tu peux en savoir plus sur la molécule dans notre article sur la molécule.

Ion

Un ion est un atome, ou un groupe d'atomes combines, qui possède une charge électrique.

Un ion chargé positivement est appelé cation. Il est créé quand un atome neutre perd un ou plusieurs électrons Un ion chargé négativement est appelé anion. Il est créé quand un atome neutre gagne un ou plusieurs électrons.

Quantité de matière

La quantité de matière (n) désigne le nombre de particules ou d'entités élémentaires dans un échantillon. Elle est également appelée quantité chimique.

L'unité pour la quantité de matière est la mole.

Une entité élémentaire est la plus petite quantité d'une substance qui peut exister. Les entités élémentaires peuvent être des atomes, des molécules, des ions ou des électrons.

Lorsque tu parles d'une quantité de matière, tu dois préciser quelle entité élémentaire est concernée. Par exemple, prenons l'élément oxygène.

Tu pourrais supposer que l'entité élémentaire d'une quantité d'oxygène est l'atome d'oxygène - O. Cependant, à température et pression normales, deux atomes d'oxygène se combinent en oxygène moléculaire O2. Cela signifie que l'entité élémentaire de l'oxygène est O2.

Lorsque nous parlons de la quantité de matière des composés covalents, nous entendons leur formule moléculaire. Pour les composés ioniques, nous entendons leur unité de formule.

Constitution de la matière Quantité de matière Oxygène diatomique StudySmarterFigue 2. - L'oxygène est une particule diatomique.

L'oxygène est une particule diatomique. Il existe en paires, donc l'entité élémentaire de l'oxygène est O2.

Si c'est la première fois que tu rencontres la quantité de matière, nous te conseillons de te rendre sur la page quantité de matière pour une étude plus détaillée.

Matière organique

Dans le monde, il existe deux types de matières : organiques et inorganiques. Les matières organiques se comptent par millions, et ils sont tous basés sur des atomes de carbone liés de manière covalente à d'autres éléments. Contrairement aux composés inorganiques, qui sont des composés contenant l'un des autres éléments du tableau périodique.

Les êtres vivants sont à la fois constitués de molécules minérales (inorganiques) et de molécules organiques.

De quoi se compose la matière organique ?

Matière organique : composition

La matière organique est caractérisée dans le monde vivant puisqu'elle ne se trouve pas dans le monde inerte.

La matière organique contient des molécules constituées de carbone lié de manière covalente à d'autres atomes, généralement l'hydrogène, l'oxygène et l'azote.

Ces atomes sont regroupés et constituent les molécules caractéristiques de la matière organique.

Toutes les molécules organiques sont basées sur l'élément carbone. C'est pourquoi nous pouvons qualifier la matière organique de matière carbonée.

Constitution de La Matière - Points clés

  • La matière se trouve partout. Elle constitue la totalité des choses que nous utilisons et tous les êtres vivants qui nous entourent.
  • Atomes et molécules sont les constituants de l'ensemble de la matière.
  • Un atome est la plus petite partie d'un élément qui conserve l'identité chimique de cet élément.
  • Une molécule est un groupement neutre d'atomes qui agit en tant qu'entité à part entière.
  • Un ion est un atome, ou un groupe d'atomes combines, qui possède une charge électrique.
  • La quantité de matière (n) désigne le nombre de particules ou d'entités élémentaires dans un échantillon. Elle est également appelée quantité chimique.
  • La matière organique est caractérisée dans le monde vivant puisqu'elle ne se trouve pas dans le monde inerte.
  • La matière organique contient des molécules constituées de carbone lié de manière covalente à d'autres atomes, généralement l'hydrogène, l'oxygène et l'azote.

References

  1. https://en.wikipedia.org/wiki/Matter
  2. https://stock.adobe.com/fr/433740644?tduid=ed2f269d3adcdaafc30b819bd7e5ac90&as_channel=affiliate&as_campclass=redirect&as_source=arvato

Questions fréquemment posées en Constitution de la matière

La matière est constituée soit des corps purs soit des corps simples, soit des corps composés. Les constituants des corps simples et composés sont des atomes, des ions et des molécules.

Pour calculer la quantité de matière, il faut utiliser la formule n = C × V, où n représente la quantité de matière.

Questionnaire final de Constitution de la matière

Question

Peux-tu déterminer un élément quelconque en regardant son diagramme de configuration électronique ?

Montrer la réponse

Réponse

Oui, s'il est à l'état fondamental surtout. 

Montrer la question

Question

Qu'est-ce que la configuration des électrons ?

Montrer la réponse

Réponse

La disposition des électrons dans les couches, les sous-couches et les orbitales au sein de l'atome.

Montrer la question

Question

Quelle est la masse relative d'un électron ?

Montrer la réponse

Réponse

$$ \frac {1} {1835}$$

Montrer la question

Question

Quels sont les deux états que peut prendre le spin ?

Montrer la réponse

Réponse

Haut et bas

Montrer la question

Question

Quel est le principe de l'Aufbau ?

Montrer la réponse

Réponse

Les électrons remplissent d'abord le niveau d'énergie disponible le plus bas. 

Montrer la question

Question

Quelle est la règle de Hund ?

Montrer la réponse

Réponse

Les électrons remplissent d'abord les orbitales vides du même niveau d'énergie avant de s'apparier avec un autre électron dans une orbitale.

Montrer la question

Question

Trie les sous-couches suivantes en fonction de l'ordre dans lequel elles perdent des électrons. Commence par la sous-enveloppe qui perd des électrons en premier :

3d, 4s, 3p, 2s

Montrer la réponse

Réponse


4s, 3d, 3p, 2s


Montrer la question

Question

Donne la configuration électronique écrite de  Mg2+

Montrer la réponse

Réponse

 1s2 2s2 2p4


Montrer la question

Question

Donne la configuration électronique écrite de  Cu2+


Montrer la réponse

Réponse

 1s2 2s2p6 3s2 3p6 4s0 3d9

Montrer la question

Question

Un ion de charge -2 a la même configuration électronique que l'argon. Nomme l'élément qui forme cet ion.

Montrer la réponse

Réponse

Soufre

Montrer la question

Question

 Un ion ayant une charge de +3 a la même configuration électronique que le vanadium. Donne la configuration électronique abrégée d'un atome neutre de cet élément.

Montrer la réponse

Réponse

 [Ar] 4s2 3d6

Montrer la question

Question

Comment un atome peut-il passer de l'état excité à l'état fondamental ?

Montrer la réponse

Réponse

Perte d'énergie - ce qui signifie qu'un électron va descendre d'un niveau d'énergie, ce qui signifie qu'une émission d'énergie va se produire. 

Montrer la question

Question

Vrai ou faux ? La liaison ionique peut se produire entre des atomes d'un même élément.

Montrer la réponse

Réponse

Vrai

Montrer la question

Question

Décris la liaison métallique.

Montrer la réponse

Réponse


L'attraction entre un réseau d'ions métalliques positifs et une mer d'électrons délocalisés. 

Montrer la question

Question

Quel genre d'éléments se lient en utilisant la liaison métallique ?

Montrer la réponse

Réponse


Seulement les gaz nobles


Montrer la question

Question

Vrai ou faux ? Les métaux se lient en utilisant des paires d'électrons partagées.

Montrer la réponse

Réponse

Vrai

Montrer la question

Question

Explique pourquoi la liaison métallique du magnésium est plus forte que celle du sodium.

Montrer la réponse

Réponse

  • Elle forme des ions avec une charge plus élevée et un plus grand nombre de protons.
  • Elle a plus d'électrons délocalisés.
  • Elle forme des ions plus petits.

Montrer la question

Question

Explique pourquoi les métaux sont de bons conducteurs d'électricité.

Montrer la réponse

Réponse

Ils contiennent des électrons délocalisés qui sont libres de se déplacer et de porter une charge.

Montrer la question

Question

Expliquez pourquoi les métaux sont brillants.

Montrer la réponse

Réponse

Les métaux contiennent des électrons délocalisés. Ceux-ci absorbent l'énergie lumineuse et deviennent excités. Pour revenir à leur état fondamental, ils libèrent l'énergie sous forme de lumière, ce qui donne un éclat brillant.

Montrer la question

Question

Vrai ou faux ? Les métaux sont fragiles.

Montrer la réponse

Réponse

Vrai

Montrer la question

Question

Vrai ou faux ? Les métaux ont des points de fusion et d'ébullition moyennement élevés.


Montrer la réponse

Réponse

Vrai

Montrer la question

Question

Qu'est-ce qu'un numéro de masse d'un atome ?

Montrer la réponse

Réponse

Le nombre de masse d'un atome, A, est le nombre total combiné de protons et de neutrons dans son noyau.


Montrer la question

Question

Qu'est-ce qu'un numéro atomique d'un atome ?

Montrer la réponse

Réponse

Le numéro atomique d'un atome, Z, est le nombre de protons dans son noyau.

Montrer la question

Question

 Un atome possède huit protons. Combien d'électrons possède-t-il ?

Montrer la réponse

Réponse

Sept.

Montrer la question

Question

Un atome possède six protons. Combien de neutrons possède-t-il ?

Montrer la réponse

Réponse

Cinq

Montrer la question

Question

Comment peut-on prédire si une liaison est polaire ?

Montrer la réponse

Réponse

S'il y a une différence d'électronégativité entre 0,5 et 1,9, alors la liaison est une liaison covalente polaire.

Montrer la question

Question

Qu'est-ce que l'électronégativité ?

Montrer la réponse

Réponse

L'électronégativité est le pouvoir et la capacité d'un atome à attirer et à tirer vers lui une paire d'électrons dans une liaison covalente.

Montrer la question

Question

Quels sont les trois facteurs qui affectent l'électronégativité ?

Montrer la réponse

Réponse

- Rayon atomique


- Charge nucléaire 


- Blindage 

Montrer la question

Question

Explique la tendance de l'électronégativité en descendant dans le groupe. 

Montrer la réponse

Réponse

En descendant d'un groupe dans le tableau périodique, l'électronégativité diminue. La charge nucléaire augmente à mesure que des protons sont ajoutés au noyau. Cependant, l'effet de blindage est également accru car il y a une coquille électronique remplie supplémentaire dans chaque élément descendant d'un groupe. Le rayon atomique de l'atome augmente au fur et à mesure que l'on descend dans le groupe, car on ajoute plus de coquilles d'électrons, ce qui rend l'atome plus grand. Cela entraîne une augmentation de la distance entre le noyau et les électrons les plus éloignés, ce qui signifie que la force d'attraction entre eux est plus faible.

Montrer la question

Question

Explique les tendances de l'électronégativité à travers une période.

Montrer la réponse

Réponse

Lorsque tu traverses une période du tableau périodique, l'électronégativité augmente. La charge nucléaire augmente car le nombre de protons dans le noyau augmente. Cependant, le blindage reste constant car aucune nouvelle coquille n'est ajoutée aux atomes, et les électrons sont ajoutés à la même coquille à chaque fois. En conséquence, le rayon atomique diminue parce que l'enveloppe la plus externe est rapprochée du noyau, de sorte que la distance entre le noyau et les électrons les plus externes diminue. Il en résulte une attraction plus forte pour la paire d'électrons de liaison.

Montrer la question

Question

Qu'est-ce qu'un dipôle ?

Montrer la réponse

Réponse

Un dipôle est une différence de charge entre deux atomes liés qui est causée par un déplacement de la densité électronique dans la liaison.

Montrer la question

Question

Qu'est-ce que l'échelle de Pauling ?

Montrer la réponse

Réponse

L'échelle de Pauling est une échelle numérique de valeurs d'électronégativité qui peut être utilisée pour prédire le caractère de la liaison (covalente non polaire, covalente polaire ou ionique).

Montrer la question

Question

Quel est l'élément le plus électronégatif du tableau périodique ? 

Montrer la réponse

Réponse

Le fluor est l'élément le plus électronégatif, avec une électronégativité de 4,0.

Montrer la question

Question

Comment calculer la polarité des liaisons d'une molécule ?


Montrer la réponse

Réponse

Pour calculer la polarité des liaisons d'une molécule, tu dois soustraire la plus petite valeur d'électronégativité de la plus grande.

Montrer la question

Question

Qu'est-ce que la densité électronique ?

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Réponse

La concentration d'électrons dans le nuage électronique d'un atome.

Montrer la question

Question

Qu'est-ce qu'une liaison covalente polaire ?

Montrer la réponse

Réponse

 Une liaison covalente polaire est une liaison dans laquelle les électrons sont partagés de manière inégale.

Montrer la question

Question

Qu'est-ce qu'une liaison covalente non polaire ?

Montrer la réponse

Réponse

 Une liaison covalente non polaire est une liaison dans laquelle les électrons sont partagés équitablement.

Montrer la question

Question

En termes d'électronégativité, comment savoir si une liaison est susceptible d'être ionique ?

Montrer la réponse

Réponse

Si la différence des valeurs d'électronégativité est supérieure à 2,0, la liaison est probablement ionique.

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Question

Quels éléments sont les moins électronégatifs ?

Montrer la réponse

Réponse

Les éléments les moins électronégatifs ont une valeur d'environ 0,7 et ce sont le Césium et le Francium.

Montrer la question

Question


Comment peut-on prédire si une liaison est non polaire ?

Montrer la réponse

Réponse

Si la différence des valeurs d'électronégativité est inférieure à 0,5, alors la liaison est une liaison covalente non polaire.

Montrer la question

Question

Comment peut-on prédire si une liaison est polaire ?


Montrer la réponse

Réponse

S'il y a une différence d'électronégativité entre 0,5 et 1,9, alors la liaison est une liaison covalente polaire.

Montrer la question

Question

Quelle est la forme d'une molécule de tétrafluorure de carbone (CF4) ?

Montrer la réponse

Réponse

Elle est tétraédrique.

Montrer la question

Question

Que signifie l'abréviation VSEPR ?

Montrer la réponse

Réponse

Théorie de la répulsion des paires d'électrons de la couche de Valence

Montrer la question

Question

VSEPR est affecté par _____.

Montrer la réponse

Réponse

Paires d'électrons de la couche interne

Montrer la question

Question

Quel est l'effet des paires d'électrons solitaires sur l'angle de liaison dans le VSEPR ?

Montrer la réponse

Réponse

Les doublets non-liants repoussent les autres paires d'électrons plus fortement que les doublets liants. Cela réduit l'angle de liaison.

Montrer la question

Question

Quelle est la forme de base d'une molécule avec deux paires d'électrons ?

Montrer la réponse

Réponse

Linéaire

Montrer la question

Question

Quelle est la forme de base d'une molécule avec trois paires d'électrons ?

Montrer la réponse

Réponse

Trigonal planaire

Montrer la question

Question

Quelle est la forme de base d'une molécule avec quatre paires d'électrons ?

Montrer la réponse

Réponse

Trigonal planaire

Montrer la question

Question

Quelle est la forme de base d'une molécule comportant cinq paires d'électrons ?

Montrer la réponse

Réponse

Trigonal bipyramidal

Montrer la question

Question

Quelle est la forme de base d'une molécule comportant six paires d'électrons ?

Montrer la réponse

Réponse

Trigonal bipyramidal

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