Physique-chimie 8e année : Atomes, ions et formules chimiques
Physique-chimie, 8e année (Portugal) : De quoi est fait un atome, ce qui définit un élément, comment naissent molécules et ions, et comment lire ou écrire la formule d'un composé ionique.
L'atome et l'élément
Un atome a un noyau, avec des protons (charge positive) et des neutrons (sans charge), et des électrons (charge négative) autour. Dans un atome, le nombre de protons est égal à celui des électrons : l'atome est neutre. Ce qui définit l'élément chimique, c'est le nombre de protons : tout atome à 11 protons est du sodium, tout atome à 17 est du chlore. Chaque élément a un symbole : Na, Cl, O, H, Ca.
Molécules, ions et formules
Les atomes s'associent en unités plus grandes. Une molécule est un groupe d'atomes liés : l'eau, H₂O, a 2 atomes d'hydrogène et 1 d'oxygène. Un ion est un atome, ou un groupe d'atomes, qui a perdu ou gagné des électrons et porte donc une charge : perte d'électrons, il est positif ; gain, il est négatif. La formule chimique dit quels éléments une substance contient et combien d'atomes de chacun. L'unité structurelle peut être un atome (Fe), une molécule (CO₂) ou un groupe d'ions (NaCl).
De l'atome au composé : CaCl₂
Le calcium a 20 protons ; en perdant 2 électrons il en garde 18, donc la charge est 20 − 18 = +2 : l'ion Ca²⁺. Le chlore a 17 protons ; en gagnant 1 électron il en a 18, charge 17 − 18 = −1 : l'ion Cl⁻. Un composé doit être neutre, donc les charges s'annulent : 1 × (+2) + 2 × (−1) = 0. Un Ca²⁺ demande deux Cl⁻ : CaCl₂, chlorure de calcium. Le 2 donne la proportion d'ions, pas une molécule de trois atomes.
NaCl n'est pas une molécule
On entend souvent « une molécule de sel ». Mais le sel de cuisine, NaCl, n'est pas fait de molécules : c'est un immense ensemble ordonné d'ions Na⁺ et Cl⁻, dans la proportion 1 pour 1, et sa formule ne donne que cette proportion. Dans H₂O ou CO₂, la formule décrit bien une molécule. Et ne change jamais un indice pour « ajuster » : CO et CO₂ sont des substances différentes, comme H₂O (eau) et H₂O₂ (peroxyde d'hydrogène).
Des ions sur les étiquettes
Lis l'étiquette d'une eau minérale : calcium, magnésium, sodium, potassium, chlorures, sulfates, bicarbonates. Ce sont des ions dissous. Un dentifrice peut contenir du fluorure de sodium, NaF, formé de Na⁺ et F⁻. Avec un tableau d'ions, tu peux écrire des formules : Mg²⁺ et Cl⁻ donnent MgCl₂, et Na⁺ avec SO₄²⁻ donne Na₂SO₄, car 2 × (+1) + 1 × (−2) = 0. Vérifie que les charges s'annulent et la formule est juste.
Teste ce que tu as appris
Qu'est-ce qui décide à quel élément chimique appartient un atome ?
- a) Le nombre d'électrons qu'il a à ce moment
- b) Le nombre de protons dans son noyau
- c) La taille de l'atome
- d) Sa charge électrique
Bonne réponse: b) Le nombre de protons dans son noyau — Exact : 11 protons, c'est du sodium, 17, du chlore. Le symbole (Na, Cl) nomme l'élément.
L'aluminium forme l'ion Al³⁺ et le sulfate l'ion SO₄²⁻. Quelle est la formule du sulfate d'aluminium ?
- a) AlSO₄
- b) Al₃(SO₄)₂
- c) Al₂(SO₄)₃
Bonne réponse: c) Al₂(SO₄)₃ — Exact : 2 × (+3) + 3 × (−2) = 0. Les parenthèses montrent que le 3 vaut pour tout l'ion SO₄²⁻.
Quelle affirmation sur le sel de cuisine, NaCl, est correcte ?
- a) C'est un grand ensemble ordonné d'ions Na⁺ et Cl⁻, dans la proportion 1 pour 1
- b) Il est fait de molécules, chacune avec un atome de sodium et un de chlore
- c) Il est fait d'atomes neutres de sodium et d'atomes neutres de chlore
Bonne réponse: a) C'est un grand ensemble ordonné d'ions Na⁺ et Cl⁻, dans la proportion 1 pour 1 — Exact : NaCl est un groupe d'ions et sa formule ne donne que la proportion entre eux.
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