Les différentes formes d'un élément chimique
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Objectifs :
Les éléments chimiques existent à
l’état atomique sous plusieurs formes
différentes. Ils peuvent également se trouver
à l’état ionique.
Pourquoi et comment certaines espèces s'ionisent-elles ?
Pourquoi et comment certaines espèces s'ionisent-elles ?
1. Les ions monoatomiques : cation et anion
a. Définition
Un atome a tendance à perdre ou gagner des
électrons pour adopter la configuration la plus
adaptée :
• un atome qui a gagné un ou plusieurs électrons sur sa couche externe est un ion monoatomique chargé négativement appelé anion.
• un atome qui a perdu un ou plusieurs électrons est un ion monoatomique chargé positivement appelé cation.
Le nombre d'électrons perdu(s) ou gagné(s) constitue la charge de l’ion.
• un atome qui a gagné un ou plusieurs électrons sur sa couche externe est un ion monoatomique chargé négativement appelé anion.
• un atome qui a perdu un ou plusieurs électrons est un ion monoatomique chargé positivement appelé cation.
Le nombre d'électrons perdu(s) ou gagné(s) constitue la charge de l’ion.
b. Tests caractéristiques d'identification
des quelques ions
• Les ions chlorures : Cl–
sont identifiés grâce au nitrate
d’argent (AgNO3). Un
précipité blanc de chlorure d’argent
AgCl apparaît. Ce précipité noircit
à la lumière.
• Les cations métalliques : Fe3+, Fe2+, Al3+, Zn2+, Cu2+ sont identifiés grâce à la soude (NaOH). On obtient alors un précipité caractéristique de l’ion :
• Les cations métalliques : Fe3+, Fe2+, Al3+, Zn2+, Cu2+ sont identifiés grâce à la soude (NaOH). On obtient alors un précipité caractéristique de l’ion :
| Fe3+(aq) + HO-(aq) → Fe(OH)3(s) | précipité orange |
| Fe2+(aq) + HO-(aq) → Fe(OH)2(s) | précipité vert |
| Al3+(aq) + HO-(aq) → Al(OH)3(s) |
précipité blanc qui
se dissout à nouveau
par excès de soude
|
| Zn2+(aq) + HO-(aq) → Zn(OH)2(s) | précipité blanc |
| Cu2+(aq) + HO-(aq) → Cu(OH)2(s) | précipité bleu |
2. Les isotopes
Des noyaux possédant le même nombre de
protons (numéro atomique Z identique) mais un
nombre de neutrons différents (nombre de masse A
différent) et issus du même
élément chimique sont des noyaux isotopes.
Un même élément chimique c'est-à-dire de même symbole, possède plusieurs formes isotopiques : Exemple :
Dans la classification périodique, l’isotope choisi pour représenter l’élément chimique est celui de l’isotope le plus abondant dans la nature.
Exemples :
Pour l’élément hydrogène, c’est
Pour l’élément carbone, c’est
Les isotopes possèdent les mêmes propriétés chimiques, car leur structure électronique est identique, mais des propriétés physiques (température de fusion, d’ébullition, etc...) et nucléaires (radioactivité) différentes.
Un même élément chimique c'est-à-dire de même symbole, possède plusieurs formes isotopiques : Exemple :
| Élément hydrogène | Isotopes |
|
|
|
| Abondances sur Terre en % | 99,98 | 0,02 | traces | |
| Élément carbone | Isotopes |
|
|
|
| Abondances sur Terre en % | 99,76 | 0,04 | 0,2 | |
| Élément uranium | Isotopes |
|
|
|
| Abondances sur Terre en % | 99,29 | 0,71 | traces |
Dans la classification périodique, l’isotope choisi pour représenter l’élément chimique est celui de l’isotope le plus abondant dans la nature.
Exemples :
Pour l’élément hydrogène, c’est
Pour l’élément carbone, c’est
Les isotopes possèdent les mêmes propriétés chimiques, car leur structure électronique est identique, mais des propriétés physiques (température de fusion, d’ébullition, etc...) et nucléaires (radioactivité) différentes.
L'essentiel
Un même élément chimique à
l’état naturel, peut prendre la forme de noyaux
différents appelés noyaux isotopes
: Ils ont le même nombre de protons Z mais un
nombre de neutrons différents. Ceci constitue les
formes isotopiques d’un même
élément chimique.
Ils peuvent aussi évoluer vers des formes ioniques :
– cationiques (s’ils perdent un ou plusieurs électrons) : ils sont chargés positivement.
– anioniques (s’ils gagnent un ou plusieurs électrons) : ils sont chargés négativement.
Ils peuvent aussi évoluer vers des formes ioniques :
– cationiques (s’ils perdent un ou plusieurs électrons) : ils sont chargés positivement.
– anioniques (s’ils gagnent un ou plusieurs électrons) : ils sont chargés négativement.
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