Fiche de physique - chimie
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Les éléments chimiques

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Transformation chimique impliquant le cuivre

1. Réaction entre le métal cuivre et l'acide nitrique

Les éléments chimiques : image 1

On met dans un erlenmeyer un copeau de cuivre (métal roux) plus de l'acide nitrique.
On constate alors une effervescence dans l'erlenmeyer, ainsi que l'apparition d'un gaz roux.
La solution devient alors bleu et le cuivre va changer de forme.
(Le tube à essai, la tête à dégagement et la bac remplis d'eau sont là pour remplacer la hotte aspirante).

2. Précipitation des ions cuivres

Les éléments chimiques : image 2

On observe un précipité bleu.
La solution d'hydroxyde de sodium permet de mettre en évidence les ions cuivres (Soude + Cuivre = précipité bleu).

Cu fleche Cu2+
On est passé d'un métal constitué d'atome dans l'expérience 1 à des ions dans l'expérience 2

Le produit formé lors de cette manipulation est l'hydroxyde de cuivre.
Ion cuivre + Ion hydroxyde fleche Hydroxyde de cuivre

3. Déshydrater l'hydroxyde de cuivre par chauffage

On filtre le précipité d'hydroxyde de cuivre par filtrage simple. Le filtrat sera le réactif de la manipulation 3.
On chauffe le réactif grâce a un bec Bunsen, on obtient alors de l'oxyde de cuivre. Un produit de déshydratation de l'hydroxyde de cuivre

Cu(OH)2 fleche CuO
(réactif)                 (produit)
On a " enlevé " le H2O

4. Réaction entre le carbone et l'oxyde de cuivre

On met dans un tube à essai, un peu de carbone et d'oxyde de cuivre et on le place au point le plus chaud de la flamme du Bec Bunsen. Au cours de cette manipulation, il se forme un gaz qui trouble l'eau de chaux, c'est du CO2.
A la fin de la manipulation, le tube contient un solide de couleur rouge : du cuivre métallique

Transformation subie par le cuivre : Cu2+ fleche Cu

Au cours de ses diverses transformations chimiques, on peut voir que l'élément chimique cuivre est conservé.
Les éléments chimiques : image 3



L'élément chimique

L'ensemble des entités chimiques (ions, atomes) ayant même numéro Z constitue un élément chimique.


Exemples :
L'élément chimique cuivre : Cu2+, Cu
L'élément chimique fer : Fe3+, Fe2+, Fe

Un élément chimique est caractérisé par son numéro Z.
Lors d'une réaction chimique, l'élément chimique est toujours conservé.


Les isotopes

Définition :
Deux atomes d'un même éléments chimique sont des isotopes s'ils ont le même Z (numéro atomique) et leur A différents.


Exemple : élément chimique carbone : _\ ^\ \hspace{30pt}\ _{6}^{12}C\hspace{30pt}\ _{6}^{11}C\hspace{30pt}\ _{6}^{13}C\hspace{30pt}\ _{6}^{14}C


Les ions monoatomiques

Ions positifs : cations
Ions négatifs : anions

Ion Fluorure à partir de l'atome de Fluor

F (atome) fleche 9 protons, 9 électrons
Ion F- car il a une charge négative supplémentaire (anion) donc 9 protons et 10 électrons

Ion Fer à partir de l'atome de Fer
Fe (atome) fleche 26 protons, 26 électrons
Ion Fe2+ car il y a 2 charges négatives en moins (cation) donc 26 protons et 24 électrons.

Attention : Lorsqu'on parle de ions monoatomiques, il n'y a que le nombre d'électrons qui changent, jamais le nombre de protons.


Composés ioniques

Les composés ioniques sont constitués de telle sorte que leur ensemble soit électriquement neutres.

Exemples :
Oxyde de cuivre :
...Cu^{2+} + ...O^{2-} \Rightarrow CuO ( il y a autant de charges "+" que de charges "-", l'équation est donc bien équilibrée)

Chlorure de Fer III :
...Fe^{3+} + ...Cl^-  \Rightarrow FeCl_3 (il y a 3 charges "+" apportées par Fe^{3+} et 1 charge "-" par Cl^- donc on mettra un "3" devant Cl^- pour équilibrer l'équation, soient 3Cl^- et Fe^3+)

Oxyde d'Aluminium :
...Al^{3+} + ...O^{2-} \Rightarrow Al_2O_3 (il y a 3 charges "+" apportées par Al^{3+}, et 2 charges "-" apportées par O^{2-}, donc il faut mettre un "2" devant Al^{3+} et un "3" devant O^{2-} pour équilibrer l'équation, soient 2Al^{3+} et 3O^{2-}).

Dans la formule des composés ioniques, on met toujours les cations avant les anions.
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