46 première partie La chimie de la vie
• Dans un atome électriquement neutre, le nombre d’électrons est égal
au nombre de protons ; le nombre de protons détermine le numéro
atomique. La masse atomique est mesurée en daltons et est sensiblement égale à la somme des protons et des neutrons. Les isotopes
d’un élément diffèrent par le nombre de leurs neutrons et par leur
masse. Les isotopes instables émettent des particules et de l’énergie
sous forme de radioactivité.
• Dans un atome, les électrons occupent des couches électroniques
spécifiques ; les électrons dans une couche possèdent un niveau
d’énergie particulier. Le comportement chimique d’un atome dépend
de la répartition électronique dans les couches. Un atome dont la
dernière couche de valence est incomplète est réactif.
• Les électrons sont localisés dans des
orbitales, soit des espaces tridimensionnels
aux formes particulières qui sont des
composantes des couches électroniques.
FAItes un dessIn Faites les schémas représentant la répartition
électronique pour le néon ( 10 Ne) et pour l’argon ( 18 Ar). À l’aide de ces
schémas, expliquez pourquoi ces éléments sont inertes chimiquement.
ConCept
2.3
la formation et la fonction des molécules
dépendent des liaisons chimiques entre les atomes
(p. 38 à 44)
• Quand des atomes interagissent, des liaisons chimiques se forment
entre eux et leur permettent de combler leur dernier niveau énergétique.
Une liaison covalente est la mise en commun de paires d’électrons
de valence.
H ϩ H
ϩ
Liaison covalente
simple
Liaison covalente
double
H H
•
•
•
•
O
•
•
•
•
•
•
O
•
•
O
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
O
•
•
•
•
•
•
• Les molécules sont constituées de deux atomes ou plus unis par
covalence. L’électronégativité d’un atome est son attraction pour
les électrons d’une liaison covalente. Si les deux atomes sont identiques,
ils possèdent la même électronégativité et partagent une liaison
covalente non polaire. Les électrons engagés dans une liaison
covalente polaire sont surtout attirés par l’atome le plus électronégatif.
• Un ion se forme quand un atome ou une molécule gagne ou cède un
électron et devient chargé. Une liaison ionique est l’attraction entre
deux ions de charges opposées.
Na
Cl
Ion chlorure
(un anion)
Ion sodium
(un cation)
Le transfert
d’électrons
forme
des ions
Atome
de chlore
Atome
de sodium
Cl
–
Na
+
–
+
Cl
Na
Liaison ionique
Na
Cl
• Les liaisons faibles renforcent la forme tridimensionnelle des grosses
molécules et permettent l’association des molécules. Une liaison
hydrogène est une attraction entre un atome d’hydrogène portant
une charge partielle positive (d1) et un atome électronégatif (d2). Les
forces de Van der Waals apparaissent entre les régions provisoirement positives et négatives de deux molécules.
• La forme moléculaire est déterminée par la position des orbitales
du dernier niveau énergétique des atomes qui composent la molécule.
Les liaisons covalentes forment des orbitales hybrides responsables
de la forme tridimensionnelle des molécules d’H 2 O, de CH 4 et de
nombreuses molécules organiques complexes. La forme tridimensionnelle est habituellement la base de la reconnaissance d’une molécule
biologique par une autre.
En ce qui concerne le partage d’électrons entre des atomes,
comparez les liaisons covalentes non polaires, les liaisons polaires
et la formation d’ions.
ConCept
2.4
les réactions chimiques établissent et rompent
des liaisons chimiques (p. 44 et 45)
• Les réactions chimiques transforment les réactifs en produits
tout en conservant la matière. Elles sont toutes réversibles théoriquement. L’équilibre chimique est atteint quand les réactions directe
et inverse se produisent à la même vitesse.
Qu’arriverait-il à la concentration des produits si on ajoutait plus
de réactifs à une réaction déjà à l’équilibre ? Quelle serait l’influence
de cette addition sur l’équilibre ?
évaLUation
niveaU 1 : connaissances et compréhension
1. Dans le terme élément trace, le qualificatif trace signifie que :
a) l’organisme en a besoin en quantités infimes.
b) cet élément peut servir de marqueur pour suivre le cheminement
des atomes dans le métabolisme d’un organisme vivant.
c) cet élément est très rare sur la Terre.
d) cet élément améliore l’état de santé, mais n’est pas essentiel
pour la survie à long terme d’un organisme.
e) cet élément transite rapidement dans un organisme.
2. En comparaison du
31 P, le radio-isotope
32 P possède :
a) un numéro atomique différent.
d) un électron de plus.
b) une charge différente.
e) un neutron de plus.
c) un proton de plus.
3. La réactivité d’un atome provient de :
a) la distance moyenne entre son dernier niveau énergétique
et son noyau.
b) la présence d’électrons célibataires dans le dernier niveau
énergétique.
c) la somme des énergies potentielles de toutes les couches
électroniques.
d) l’énergie potentielle du dernier niveau énergétique.
e) la différence d’énergie entre les orbitales s et p.
4. Parmi les affirmations suivantes, laquelle concerne tous les atomes
qui sont des anions ?
a) L’atome possède plus d’électrons que de protons.
b) L’atome possède plus de protons que d’électrons.
c) L’atome possède moins de protons qu’un atome neutre
du même élément.
d) L’atome possède plus de neutrons que de protons.
e) La charge nette d’un anion est de 12.
5. Parmi les affirmations suivantes, laquelle décrit correctement
toute réaction chimique au point d’équilibre ?
a) La concentration des produits est égale à la concentration
des réactifs.
b) La réaction est maintenant irréversible.
c) Les réactions directe et inverse ont toutes les deux cessé.
d) La vitesse de la réaction est égale dans les deux sens.
e) Il ne reste plus de réactifs.
Orbitales
électroniques
?
?
• Dans un atome électriquement neutre, le nombre d’électrons est égal
au nombre de protons ; le nombre de protons détermine le numéro
atomique. La masse atomique est mesurée en daltons et est sensiblement égale à la somme des protons et des neutrons. Les isotopes
d’un élément diffèrent par le nombre de leurs neutrons et par leur
masse. Les isotopes instables émettent des particules et de l’énergie
sous forme de radioactivité.
• Dans un atome, les électrons occupent des couches électroniques
spécifiques ; les électrons dans une couche possèdent un niveau
d’énergie particulier. Le comportement chimique d’un atome dépend
de la répartition électronique dans les couches. Un atome dont la
dernière couche de valence est incomplète est réactif.
• Les électrons sont localisés dans des
orbitales, soit des espaces tridimensionnels
aux formes particulières qui sont des
composantes des couches électroniques.
FAItes un dessIn Faites les schémas représentant la répartition
électronique pour le néon ( 10 Ne) et pour l’argon ( 18 Ar). À l’aide de ces
schémas, expliquez pourquoi ces éléments sont inertes chimiquement.
ConCept
2.3
la formation et la fonction des molécules
dépendent des liaisons chimiques entre les atomes
(p. 38 à 44)
• Quand des atomes interagissent, des liaisons chimiques se forment
entre eux et leur permettent de combler leur dernier niveau énergétique.
Une liaison covalente est la mise en commun de paires d’électrons
de valence.
H ϩ H
ϩ
Liaison covalente
simple
Liaison covalente
double
H H
•
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O
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•
O
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O
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O
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• Les molécules sont constituées de deux atomes ou plus unis par
covalence. L’électronégativité d’un atome est son attraction pour
les électrons d’une liaison covalente. Si les deux atomes sont identiques,
ils possèdent la même électronégativité et partagent une liaison
covalente non polaire. Les électrons engagés dans une liaison
covalente polaire sont surtout attirés par l’atome le plus électronégatif.
• Un ion se forme quand un atome ou une molécule gagne ou cède un
électron et devient chargé. Une liaison ionique est l’attraction entre
deux ions de charges opposées.
Na
Cl
Ion chlorure
(un anion)
Ion sodium
(un cation)
Le transfert
d’électrons
forme
des ions
Atome
de chlore
Atome
de sodium
Cl
–
Na
+
–
+
Cl
Na
Liaison ionique
Na
Cl
• Les liaisons faibles renforcent la forme tridimensionnelle des grosses
molécules et permettent l’association des molécules. Une liaison
hydrogène est une attraction entre un atome d’hydrogène portant
une charge partielle positive (d1) et un atome électronégatif (d2). Les
forces de Van der Waals apparaissent entre les régions provisoirement positives et négatives de deux molécules.
• La forme moléculaire est déterminée par la position des orbitales
du dernier niveau énergétique des atomes qui composent la molécule.
Les liaisons covalentes forment des orbitales hybrides responsables
de la forme tridimensionnelle des molécules d’H 2 O, de CH 4 et de
nombreuses molécules organiques complexes. La forme tridimensionnelle est habituellement la base de la reconnaissance d’une molécule
biologique par une autre.
En ce qui concerne le partage d’électrons entre des atomes,
comparez les liaisons covalentes non polaires, les liaisons polaires
et la formation d’ions.
ConCept
2.4
les réactions chimiques établissent et rompent
des liaisons chimiques (p. 44 et 45)
• Les réactions chimiques transforment les réactifs en produits
tout en conservant la matière. Elles sont toutes réversibles théoriquement. L’équilibre chimique est atteint quand les réactions directe
et inverse se produisent à la même vitesse.
Qu’arriverait-il à la concentration des produits si on ajoutait plus
de réactifs à une réaction déjà à l’équilibre ? Quelle serait l’influence
de cette addition sur l’équilibre ?
évaLUation
niveaU 1 : connaissances et compréhension
1. Dans le terme élément trace, le qualificatif trace signifie que :
a) l’organisme en a besoin en quantités infimes.
b) cet élément peut servir de marqueur pour suivre le cheminement
des atomes dans le métabolisme d’un organisme vivant.
c) cet élément est très rare sur la Terre.
d) cet élément améliore l’état de santé, mais n’est pas essentiel
pour la survie à long terme d’un organisme.
e) cet élément transite rapidement dans un organisme.
2. En comparaison du
31 P, le radio-isotope
32 P possède :
a) un numéro atomique différent.
d) un électron de plus.
b) une charge différente.
e) un neutron de plus.
c) un proton de plus.
3. La réactivité d’un atome provient de :
a) la distance moyenne entre son dernier niveau énergétique
et son noyau.
b) la présence d’électrons célibataires dans le dernier niveau
énergétique.
c) la somme des énergies potentielles de toutes les couches
électroniques.
d) l’énergie potentielle du dernier niveau énergétique.
e) la différence d’énergie entre les orbitales s et p.
4. Parmi les affirmations suivantes, laquelle concerne tous les atomes
qui sont des anions ?
a) L’atome possède plus d’électrons que de protons.
b) L’atome possède plus de protons que d’électrons.
c) L’atome possède moins de protons qu’un atome neutre
du même élément.
d) L’atome possède plus de neutrons que de protons.
e) La charge nette d’un anion est de 12.
5. Parmi les affirmations suivantes, laquelle décrit correctement
toute réaction chimique au point d’équilibre ?
a) La concentration des produits est égale à la concentration
des réactifs.
b) La réaction est maintenant irréversible.
c) Les réactions directe et inverse ont toutes les deux cessé.
d) La vitesse de la réaction est égale dans les deux sens.
e) Il ne reste plus de réactifs.
Orbitales
électroniques
?
?