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Propriétés chimiques

Propriétés chimiques des éléments et des composés

Nombre atomique - Masse atomique - Electronégativité selon Pauling - Densité - Point de fusion - Point d'ébullition - Rayon de Van der Walls - Rayon ionique - Isotopes - Configuration électronique - Energie de première ionisation - Energie de seconde ionisation - Potentiel standart

Nombre atomique

Le nombre atomique indique le nombre de protons à l'intérieur du noyau de l'atome. Le nombre atomique est un concept important en chimie et en mécanique quantique. Il détermine la nature de l'élément et la place de celui-ci dans la classification périodique.
En général un atome est électriquement neutre, donc le nombre d'électrons que l'on trouve autour du noyau est aussi égale au nombre atomique. Ce sont principalement ces électrons qui déterminent le comportement de l'atome. Les atomes qui portent une charge sont appelés des ions. Ils ont alors un nombre d'électrons plus grand (charge négative) ou plus petit (charge positive) que le nombre atomique.

Masse atomique

Cette masse est exprimé en unité de masse atomique (u = 1/12 de la masse de l'atome de carbone). Cette masse varie selon l'isotope de l'élément considéré car elle représente aussi le nombre de particules (protons + neutrons) dans le noyau et le nombre de neutrons d'un élément varie selon l'isotope considéré. La masse atomique totale d'un élément est la moyenne des masses atomiques de ses isotopes en tenant compte de l'abondance de chacun des isotopes.

Electronegativité selon Pauling

L'électronégativité mesure la tendance d'un atome à attirer le nuage électronique dans sa direction lorsqu'il se lie avec un autre atome.
L'échelle de Pauling est une méthode largement utilisé pour ordonner les éléments selon leur électronégativité. Le prix nobel Linus Pauling a développé cette échelle en 1932
Les valeurs d'électronégativité ne sont pas données selon une formule mathématique ou une mesure. Il s'agit plutôt d'une échelle pragmatique.
Pauling a donné à l'élément avec la plus haute électronégativité, le fluor, la valeur de 4. On a donné au Francium l'élément avec l'électronégativité la plus basse la valeur de 0.7. Les valeurs des autres éléments se situent entre les deux.

Densité

La densité d'un élément indique le nombre d'unité de masse de l'élément qui sont présent dans un certain volume. Traditionnellement, la densité est notée par la lettre grèque ρ (prononcée ro). Dans le système interenational d'unités la densité est exprimé en kilogrammes par mètre cube (kg/m3). La densité d'un élément est en général exprimé en fonction de la températures et de la pression car ces deux facteurs influencent la valeur de la densité.

Le point de fusion

Le point de fusion d'un élément ou d'un composé est la température à laquelle l'état solide de l'élément ou composé considéré est en équilibre avec l'état liquide. Cette valeur est donnée pour une prssion de 1 atmosphère.
Par exemple: le point de fusion de l'eau est is 0 oC, ou 273 K.

Le point d'ébullition

Le point d'ébullition d'un élément ou d'un composé est la température à laquelle l'état liquide est en équilibre avec l'état gazeux. Cette valeur est donnée pour une pression de 1 atmosphère.
Par exemple: le point d'ébullition de l'eau est 100 oC, ou 373 K.
Au point d'ébullition la pression de vapeur de l'élément ou du composé est de 1atmosphère.

Rayon de Van der Walls

Même lorsque deux atomes proche l'un de l'autre ne se lient pas, ils s'attirent l'un l'autre. Ce phénomène est appelé interaction de Van der Walls. Il est du aux forces de Van der Walls entre les deux atomes, ces forces deviennt plus importantes lorsque ces atomes se rapprochent. Cependant lorsque ces atomes sont trop proche l'un de l'autre une force de répulsion rentre en jeu, cette force est du à la répulsion entre les électrons, chargés négativement, des deux atomes. Par conséquent entre les deux atomes il y a toujours une certaine distance appelée en général rayon de van der Walls.
En comparant les rayons de van der walls de différentes paires d'atomes, un système permettant de déterminer le rayon de van der Walls entre deux atomes par addition a été développé.

Rayon ionique

Il s'agit du rayon d'un ion dans un cristal ionique, où les ions sont tassés ensemble jusqu'à ce que leurs orbitales les plus externes soient en contact. Une orbital correspond à la région de l'espace autour de l'atome où, selon la théorie des orbitales, la probabilité de trouver un électron est la plus importante.

Isotopes

Le nombre atomique ne détermine pas le nombre de neutrons du noyau, par conséquent le nombre de neutrons dans le noyau peut varier, on peut avoir des éléments avec le même numéro atomique mais avec des numéros atomiques différents. On a alors deux isotopes d'un même éléments.
Le nombre de neutrons dans le noyau peut excéder le nombre de protons, surtout avec les atomes plus lourds.
On peut souvent trouver les isotopes d'un même élément dans la nature alternativement ou ense,ble, mélangés.

Un exemple: le chlore a un nombre atomique de 17, ce qui basiquement signifie que tous les noyau d'atome de chlore contiennent 17 protons. Il y a deux isotopes. Les 3/4 du chlore que l'on trouve dans la nature contiennent 18 neutrons et un quart contient 20 neutrons. Les nombres de masse de ces isotopes sont 17 + 18 = 35 et 17 + 20 = 37. On écrit les isotopes: 35Cl et 37Cl.
Quand les isotopes sont notés de cette façon le nombre de protons et de neutrons n'ont pas besoin d'être indiqués séparémment car le symbole Cl est placé en 17ème position dans le tableau périodique. Ce qui indique déjà le nombre de protons.

Un grand nombre d'isotopes ne sont pas stables. Ils se désintègrent lors des processus de décroissance radioactive. Les isotopes qui sont radioactifs sont appelés radioisotopes.

Configuration électronique

La configuration électronique d'un atome est la description de la répartition des électrons sur des couches autour du noyau. Pour chaque couche la probabilité pour un électron d'être présent est calculée par une formule mathématique. Chacune de ces couches a un certain niveau d'énergie, comparé au noyau. En général plus la couche est éloignée du noyau, plus son énergie est élevée., mais du fait de leur charge les électrons peuvent aussi influencer les niveaux d'énergie des autres électrons. En général les couches les plus proches du noyau sont les premières remplies par les électrons mais il peut y avoir des exceptions du fait des répulsions.

Energie de première ionisation

L'énergie de ionisation est l'énergie requise pour qu'un atome ou une molécule perde un électron. L'énergie de première ionisation est l'énergie minimale qu'il faut fournir pour extraire le prmier électrons de l'atome neutre à l'état fondamental.

Energie de deuxième ionisation

Après l'énergie de première ionisation qui indique la difficulté d'éliminer un premier électrons d'un atome, on peut mesurer l'energie de deuxième ionisation, cette énergie indique le degré de difficulté de l'exctraction d'un second atome.

De même il y a l'énergie de troisième ionisation et parfois même l'énergie de 4ème et 5ème ionisation.

Potentiel standard

Il s'agit du potentiel d'une réaction rédox, quand elle est à l'équilibre, par rapport à 0. Quand le potentiel standard est supérieur à 0, il s'agit d'une réaction d'oxydation, quand le potentiel est inférieur à 0, il s'agit d'une réaction de réduction. Le potentiel standart est exprimé en Volt (symbole V).

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