cours – modélisation des substances chimiques : symboles chimiques et formules chimiques

La matière qui nous entoure est constituée de molécules : protéines, lipides, glucides sont les molécules que l’on peut trouver dans les aliments ; les gaz dioxygène, diazote, argon, dioxyde de carbone se retrouvent en plus ou moins grande quantité dans l’air; la kératine est une molécule que l’on peut retrouver dans les cheveux, dans la peau, …

On peut rappeler qu’un corps pur n’est constitué que d’un seul type de molécules alors qu’un mélange contient plusieurs sortes de molécules différentes : ainsi, la molécule est la plus petite partie d’un corps pur.

 Mais de quoi est constituée une molécule ?

activité 1 : une molécule ? des atomes? c’est quoi la différence?

Une molécule est composée d’atomes liés entre eux.

Oui, mais un atome, alors, c’est quoi ?

Un atome est une particule extrêmement petite, invisible même avec un microscope optique.

Il y a environ 10 millions d’atomes dans 1 millimètre d’aluminium, (on l’étudiera de manière plus approfondie en troisième!) : il s’agit des briques qui permettent de construire toute la matière qui nous entoure.
Il existe une centaine d’atomes connus dans l’Univers (voir le tableau de Mendeleiv interactif de la cité des sciences pour les curieux)

image wikipédia : atome de carbone à la surface de graphite


voici une image d’atomes de carbone obtenu grâce à un microscope à effet tunnel : regarder l’échelle pour se rendre compte de la taille d’un atome (il y a environ 10 millions d’atomes de carbone sur la pointe d’une mine de critérium)

Pour étudier les transformations de la matière, il est nécessaire de pouvoir représenter à notre échelle ces atomes. On va donc utiliser des symboles (pour écrire des formules chimiques) et des modèles (pour faire des maquettes). Ce sont les mêmes partout dans le monde : c’est un peu comme un alphabet chimique que tout le monde peut comprendre où qu’il se trouve.

Un atome est modélisé par un symbole chimique et par un modèle atomique.

Le symbole chimique est une lettre majuscule, parfois suivi d’une lettre minuscule.

La lettre minuscule sert pour différencier les atomes dont les noms commencent par la même lettre. De plus, il n’y a que 26 lettres de l’alphabet alors que les atomes sont plus d’une centaine!
Par exemple :
l’atome de carbone a pour symbole la lettre C
l’atome de cuivre a pour symbole les lettres Cu
l’atome de chlore a pour symbole les lettres Cl
l’atome de calcium a pour symbole les lettres Ca

Les symboles de tous les atomes existant dans l’univers sont répertoriés dans le tableau de Mendeleiv ou classification périodique des éléments.

Les modèles atomiques sont des sphères de couleur.

Les atomes à connaître :

nom

carbone

hydrogène

oxygène

azote

symbole

C

H

O

N

modèle

activité 2 : les formules des molécules

On a vu qu’une molécule était constituée d’atomes liés entre eux : on va donc utiliser les modèles atomiques pour fabriquer les modèles agrandis des molécules.
par exemple :

On va surtout utiliser les formules chimiques car dessiner le modèle d’une molécule devient vite compliquée. La formule chimique d’une molécule permet de savoir quels sont les atomes qui forment cette molécule.

Les formules chimiques sont écrites à l’aide des symboles des atomes qui constituent la molécule.
On ajoute des chiffres en indice après chaque symbole d’atome pour indiquer la quantité de ce type d’atome.
S’il n’y a qu’un seul atome de ce type, on n’écrit que le symbole, sans marquer le chiffre 1.

La formule d’une molécule donne la composition de cette molécule, c’est-à-dire le nombre et le type d’atomes qui la composent.

Exemple :

la molécule d’eau contient 2 atomes d’hydrogène et 1 atome d’oxygène

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