As-tu envie de faire du caramel à partir de sucre ?
Tu as peut-être remarqué que si nous chauffons le sucre trop longtemps, il devient noir et amer, contrairement au caramel sucré et savoureux auquel nous sommes habitués.
Ceci est dû au fait que le sucre est décomposé en carbone et en vapeur d'eau. Le carbone ne peut pas être décomposé davantage, car il s'agit d'un élément ou d'un corps pur simple.
Alors, qu'est-ce qu'un corps pur simple ?
- Tout d'abord, nous allons définir la matière et les deux types de mélanges homogène et hétérogène.
- Ensuite, nous présenterons la définition des éléments chimiques et leurs symboles.
- La classification des corps purs simples en métaux, non-métaux et métalloïdes.
- Ensuite, nous examinerons les éléments diatomiques qui sont liés par des liaisons covalentes.
- Enfin, nous nous plongerons dans les exemples d'éléments diatomiques tels que le dioxygène, les halogènes et le dihydrogène.
Qu'est-ce que la matière ?
Tu as peut-être entendu dire que tout ce qui existe est fait de matière, et c'est vrai. Toi, la table, la fenêtre, l'eau et même l'air que tu respires sont constitués de matière.
La matière désigne toute substance qui occupe de l'espace et présente une masse. Elle est constituée d'une combinaison d'éléments.
La matière se présente sous différentes formes ou états : solide, liquide et gazeux.
La définition scientifique de la matière est tout ce qui a un poids et occupe de l'espace. Tu connais déjà le poids d'un objet. Quant à l'occupation de l'espace, une autre façon d'y penser est que la matière a un volume : elle remplit simplement la surface qu'elle occupe.
Nous pouvons classer la matière en fonction de sa composition en tant que corps pur ou mélange !
Les corps purs sont des matières qui ont une composition chimique fixe et des propriétés qui ne changent pas.
Un mélange désigne toute matière composée de deux substances ou plus. Les mélanges sont classés en homogène et hétérogène.
Mélange homogène
Un mélange homogène est constitué d'une seule phase. Il a les mêmes propriétés en tous ses points, car les particules sont uniformément réparties.
Mélange hétérogène
Un mélange hétérogène est formé de deux ou plusieurs phases distinctes. Il n'a pas les mêmes propriétés en tous ses points, car les particules ne sont uniformément pas réparties.
Qu'est-ce qu'un élément chimique ?
Les éléments chimiques sont définis comme des unités fondamentales de la matière qui ne peuvent être décomposées ou converties en d'autres substances par des réactions chimiques ordinaires.
La plus petite particule d'un élément qui conserve ses propriétés chimiques s'appelle un atome.
Il existe actuellement un total de \( 118 \) éléments : \( 92 \) de ces éléments existent dans la nature, tandis que les autres sont synthétisés en laboratoire et ont tendance à être instables.
Voici quelques exemples courants d'éléments :
L'hydrogène \( H \) , l'oxygène \( O \) et l'azote \( N \) - se présentent généralement sous forme de molécules diatomiques.
L'or \( Ag \) , le fer \( Fe \) et le cuivre \( Cu \) sont des métaux qui existent généralement seuls.
Le sodium \( Na \) , le potassium \( K \) et le lithium \( Li \) n'existent naturellement que dans des composés.
Symboles des éléments chimiques
Les chimistes utilisent des symboles chimiques pour représenter les éléments. Ce symbole est généralement composé d'une ou deux lettres qui représentent le nom de l'élément.
Une façon de parler des éléments chimiques est de les nommer, comme par exemple l'hydrogène et le potassium.
Que se passe-t-il alors lorsque quelqu'un qui ne parle pas français veut comprendre ce que tu veux dire ? Après tout, les plus grands progrès de la science sont le fait de scientifiques du monde entier qui travaillent ensemble et comprennent ce qui se fait et ce qui est découvert partout - la langue ne peut pas être un obstacle !
Pour contourner ce problème, nous utilisons des symboles chimiques. Par exemple, l'hydrogène est représenté simplement par \( "H" \) et le potassium par \( "K" \) . Ce sont des codes courts qui permettent à tous les scientifiques de comprendre les atomes, les éléments et les substances dont il est question, qu'ils parlent anglais, arabe ou japonais.
Fig.1- Le tableau périodique
Tu peux trouver les symboles chimiques de chaque élément dans un tableau périodique, il y en a peut-être même un dans ta classe de chimie. Tous les éléments sont organisés d'une manière très particulière, que tu peux découvrir dans cet objet.
Classification des corps pur simples
Les éléments peuvent être classés de nombreuses façons. Ils peuvent être basés sur le nombre d'électrons dans leurs couches externes ou sur la similarité de leurs propriétés.
Aujourd'hui, nous allons apprendre les propriétés métalliques et non métalliques, ainsi que la différence entre les métalloïdes.
Métaux
- La plupart des métaux sont solides à température ambiante. Certains sont également liquides, comme le mercure. Cependant, aucun des métaux ne se trouve à l'état gazeux à température ambiante ;
- La plupart des métaux présentent un aspect lustré, un point de fusion élevé et une conductivité thermique élevée ;
- Ils sont ductiles, ce qui signifie qu'ils peuvent être étirés en fils ;
- Ils sont malléables, c'est-à-dire qu'ils peuvent être martelés en différentes formes sans se briser, et sonores, c'est-à-dire qu'ils émettent des sonneries lorsqu'on les frappe ;
- Les métaux sont également d'excellents conducteurs électriques. C’est la raison pour laquelle ils sont souvent utilisés dans la transmission de l'électricité des centrales électriques aux utilisateurs finaux.
Non-métaux
- Les non-métaux paraissent ternes, sans lustre. Les non-métaux sont divers, à température ambiante, ils se présentent dans les trois états physiques, solides, liquides et gazeux ;
- Le carbone et le soufre sont des non-métaux solides, tandis que le bromure est un liquide. L'hélium et l'oxygène sont des gaz à température ambiante ;
- Les non-métaux présentent de faibles points de fusion et d'ébullition, à l'exception du carbone ;
- Ils sont également de mauvais conducteurs électriques et thermiques ;
- À quelques exceptions près, ils sont fragiles à l'état solide.
Métalloïdes
- Les métalloïdes sont ces substances qui présentent à la fois des propriétés métalliques et non métalliques.
- Ils paraissent brillants, sont tous des solides.
- Ils sont cassants, se brisent au martelage et présentent un point de fusion élevé.
- Ils sont également des conducteurs d'électricité et de chaleur modérés, ni très bons ni très mauvais. Le silicium \( Si \) est un exemple de membre de ce groupe.
Éléments diatomiques : liaisons covalentes
Certains éléments ont tendance à exister sous forme de molécules diatomiques, ce qui signifie que deux atomes du même élément sont liés ensemble, comme l'hydrogène \( H_2 \) , l'azote \( N_2 \) , l'oxygène \( O_2 \) , le fluor \( F_2 \) , le chlore \( Cl_2 \) , le brome \( Br_2 \) et l'iode \( I_2 \) . Ce sont toujours des éléments, car les atomes sont les mêmes !
Un élément diatomique est quelque chose qui ne peut pas exister de façon monotone, il ne peut pas exister en tant qu'atome seul, il ne peut exister qu'en tant qu'élément à deux atomes.
Pourquoi les éléments diatomiques s'associent-ils réellement ?
Voici une raison, c'est que les éléments diatomiques sont des atomes instables. Ce sont des atomes instables, car aucun d'entre eux ne présente une couche de valence complète d'électrons. Rappelle-toi que la plupart des atomes veulent présenter \( 8 \) électrons dans leur couche de valence. Aucun de ces éléments n'en présente \( 8 \) .
Dioxygène
L'oxygène ne peut pas exister tout seul en tant qu'atome d'oxygène, il doit se présenter avec un autre atome d'oxygène.
Fig.2- L'oxygène est une particule diatomique
Halogènes
Les halogènes sont constitués de fluor, de chlore, de brome, d'iode, d'astate et de ténnessine.
Les halogènes sont un groupe d'éléments qui se trouvent dans le groupe \( VII \) du tableau périodique.
D'accord, nous devrions probablement te dire la vérité - les halogènes se trouvent en fait dans le groupe \( VII \) , et non dans le groupe \( XVII \) . Ainsi, par groupe \( VII\) , ils font en fait référence au groupe situé en deuxième position à droite dans le tableau périodique, les halogènes.
Les halogènes sont les éléments du 7ᵉ groupe principal du tableau périodique et appartiennent tous aux non-métaux.
Le groupe des halogènes comprend le fluor \(F \) , le chlore \( Cl \) , le brome \( Br \) , l'iode \( I \) , l'astate \( As \) et l'élément radioactif artificiel Tennessee. Les halogènes réagissent avec les métaux et forment des sels, ce qui explique qu'on les appelle aussi halogènes (en grec : "formateur de sel").
Les halogènes sont des éléments très réactifs, car ils présentent sept électrons externes. Il ne leur manque qu'un seul électron de valence, afin d'occuper entièrement la couche de valence et d'atteindre ainsi un état stable, c'est-à-dire une configuration de gaz noble.
Fig.3- Les halogènes dans le tableau périodique
Les halogènes sont tous des non-métaux. Ils présentent de nombreuses propriétés typiques des non-métaux.
Ils forment également des molécules diatomiques. Conformément à la règle de l'octet en chimie, tous les éléments essaient de rassembler huit électrons externes afin de pouvoir être aussi stables que les gaz nobles. Avec leurs huit électrons externes, ils présentent une couche entièrement remplie. Dès que les atomes atteignent cet état, ils sont énergétiquement particulièrement stables.
Fig.4- Une molécule diatomique de chlore
Pour cette raison, les halogènes sont également très instables, ce qui explique pourquoi ils n'apparaissent que dans des composés dans la nature. Ils paraissent le plus souvent sous la forme de molécules diatomiques, comme \(F_2 \) et \( Cl_2 \) .
Dihydrogène
L’atome d'hydrogène \( H \) ne présente qu'un seul électron sur sa couche de valence \( 1s^1 \) et n'a qu'un électron de moins que la configuration de gaz noble de l'hélium. Il met donc en commun son électron unique avec l'électron d'un autre atome \( H \) pour obtenir la configuration de gaz inerte stable de l'hélium \( He \) . Il s'agit donc d'une molécule facilement diatomique qui existe sous la forme de \( H_2 \) plutôt que monoatomique.
Dans le cas où les éléments diatomiques sont liés à d'autres éléments, ils n'ont pas besoin de s'apparier. Dans la molécule d'eau \( H_2O \) , nous voyons un atome d'oxygène qui n'est pas seulement lié à un autre élément, mais aussi à deux atomes d'hydrogène.
Corps Pur Simple - Points clés
- La matière désigne toute substance qui occupe de l'espace et présente une masse. Elle est constituée d'une combinaison d'éléments.
- Un mélange désigne toute matière composée de deux substances ou plus.
- Les mélanges sont classés en homogène et hétérogène.
- Les éléments chimiques sont définis comme des unités fondamentales de la matière qui ne peuvent être décomposées ou converties en d'autres substances par des réactions chimiques ordinaires.
- Les chimistes utilisent des symboles chimiques pour représenter les éléments.
- Les corps purs simples sont classés en métaux, non-métaux et métalloïdes.
- Un élément diatomique ne peut pas exister en tant qu'atome seul, il ne peut exister qu'en tant qu'élément à deux atomes.
- Il existe sept éléments diatomiques qui sont reliés entre eux par des liaisons covalentes : l'hydrogène, l'oxygène, l'azote, le chlore, le fluor, l'iode et le brome.
- L'oxygène ne peut pas exister tout seul en tant qu'atome d'oxygène, il doit se présenter avec un autre atome d'oxygène.
- Les halogènes sont les éléments du 7ᵉ groupe principal du tableau périodique et appartiennent tous aux non-métaux. Ils paraissent le plus souvent sous la forme de molécules diatomiques, comme \(F_2 \) et \( Cl_2 \) .
- L’atome d'hydrogène \( H \) met donc en commun son électron unique avec l'électron d'un autre atome \( H \) pour obtenir la configuration de gaz inerte stable de l'hélium \( He \) . Il s'agit donc d'une molécule facilement diatomique qui existe sous la forme de \( H_2 \) .
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