Atomes, configuration électronique et classification périodique

Flashcards de vocabulaire sur la structure de l'atome, les nombres quantiques, le modèle de Slater, la configuration électronique et les propriétés périodiques.

Chimie

Discipline scientifique étudiant la composition, la structure et les propriétés de la matière.

Matière

Toute chose qui occupe un espace et qui possède une masse (constituée d'atomes et de molécules).

Atome

Plus petite unité caractéristique d'un échantillon de matière et constituant élémentaire de toutes les substances solides, liquides ou gazeuses.

Molécule

Unité formée d'au moins 2 atomes unis par des liaisons covalentes selon un arrangement donné.

Propriétés physiques

Caractéristiques de la matière observables sans modification de sa composition chimique (ex. couleur, température d'ébullition).

Propriétés chimiques

Caractéristiques de la matière décrivant sa capacité à changer de composition (ex. la rouille du fer).

Classification de la matière

Organisation des substances (éléments, composés) et des mélanges (homogènes, hétérogènes) constituant toute la matière.

Substance (Corps pur)

Matière possédant une composition et des propriétés définies et constantes d'un échantillon à un autre.

Élément

Substance pure ne pouvant pas être séparée en substances plus simples par des réactions chimiques, constituée d'atomes d'un seul type.

Composé

Substance formée d'atomes appartenant à au moins deux types d'éléments différents, combinés selon des proportions fixes.

Mélange

Matière dont la composition et les propriétés sont variables d'un échantillon à un autre.

Mélange homogène

Mélange dont les différents composants ne sont pas distinguables à l'œil nu (phases miscibles).

Mélange hétérogène

Mélange dont les différents composants sont directement distinguables à l'œil nu.

Analyse thermique (Changement d'état)

Technique montrant qu'un corps pur conserve une température constante lors d'un changement d'état, alors que la température d'un mélange varie.

Numéro atomique ($Z$)

Nombre de protons contenus dans le noyau d'un atome (égal au nombre d'électrons pour un atome neutre).

Nombre de masse ($A$)

Nombre total de nucléons ($A = Z + N$) présents dans le noyau d'un atome.

Nucléide

Ensemble d'atomes dont les noyaux possèdent un nombre identique de protons ($Z$) et de neutrons ($N$).

Isotopes

Atomes d'un même élément partageant le même numéro atomique ($Z$), mais ayant des nombres de neutrons ($N$) et de masse ($A$) différents.

Électron

Particule subatomique de masse $9{,}110 \times 10^{-31}\,\text{kg}$ et de charge $-1{,}60219 \times 10^{-19}\,\text{C}$.

Proton

Particule subatomique de masse $1{,}6724 \times 10^{-27}\,\text{kg}$ et de charge $+1{,}60219 \times 10^{-19}\,\text{C}$.

Neutron

Particule subatomique électriquement neutre ($0\,\text{C}$) de masse $1{,}6747 \times 10^{-27}\,\text{kg}$.

Spectre d'émission

Ensemble de raies lumineuses discontinues émises par des atomes excités, spécifique à chaque élément chimique.

Constante de Planck ($h$)

Constante fondamentale intervenant en physique quantique, égale à $6{,}63 \times 10^{-34}\,\text{J}\cdot\text{s}$.

Relation de Planck-Einstein

Formule reliant l'énergie d'un photon à sa fréquence et sa longueur d'onde: $\Delta E = h \cdot \nu = \frac{h \cdot c}{\lambda}$.

Hydrogénoïde

Atome ou ion monoatomique ne possédant qu'un seul électron, autre que l'atome d'hydrogène (ex. $\text{He}^+$, $\text{Li}^{2+}$).

Énergie d'un hydrogénoïde ($E_n$)

Énergie quantifiée d'un électron au niveau $n$, exprimée par $E_n = -13{,}6 \cdot \frac{Z^2}{n^2}\,\text{eV}$.

Diagramme d'énergie de l'atome d'hydrogène

Représentation des niveaux d'énergie quantifiés de l'hydrogène et des séries de transitions électroniques (Lyman, Balmer, Paschen).

Énergie d'ionisation

Énergie nécessaire pour arracher un électron d'un atome à l'état gazeux pour le porter à l'infini ($n = \infty$).

Nombre quantique principal ($n$)

Nombre entier positif non nul caractérisant la couche électronique, l'énergie et la taille de la trajectoire de l'électron.

Nombre quantique secondaire ($l$)

Nombre entier caractérisant la sous-couche ($0 \le l \le n-1$) et la forme de l'orbitale ($l=0 \rightarrow s$, $l=1 \rightarrow p$, $l=2 \rightarrow d$, $l=3 \rightarrow f$).

Nombre quantique magnétique ($m$)

Nombre entier caractérisant le nombre de cases quantiques et l'orientation de l'orbitale dans un champ magnétique ($-l \le m \le +l$).

Nombre quantique de spin ($s$)

Nombre quantique demi-entier caractérisant l'état de spin et le sens de rotation de l'électron ($m_s = \pm \frac{1}{2}$).

Principe d'exclusion de Pauli

Règle stipulant que deux électrons d'un même atome ne peuvent pas posséder les quatre mêmes nombres quantiques.

Règle de Hund

Règle selon laquelle les électrons occupent un nombre maximal de cases quantiques de même énergie avec des spins parallèles avant de s'apparier.

Règle de Klechkovsky

Principe définissant l'ordre de remplissage des sous-couches électroniques par énergie croissante ($1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d \dots$).

Levée de dégénérescence

Séparation des niveaux d'énergie des sous-couches ($s, p, d, f$) d'une même couche $n$ dans les atomes polyélectroniques.

Charge nucléaire effective ($Z^*$ ou $Z_{eff}$)

Charge positive apparente du noyau ressentie par un électron en tenant compte de l'effet d'écran: $Z^* = Z - \sum \sigma$.

Coefficients d'écran de Slater

Valeurs empiriques utilisées pour déterminer l'effet d'écran $\sum \sigma$ exercé par les électrons internes et du même groupe.

Rayon atomique de Slater ($r$)

Rayon calculé selon le modèle de Slater par la formule $r = \frac{n^{*2}}{Z^*} \cdot a_0$.

Électrons de valence

Électrons situés sur la couche électronique la plus externe (plus haut nombre $n$), responsables de la réactivité et des liaisons chimiques.

Électrons de cœur

Électrons d'un atome appartenant aux couches électroniques internes, ne participant pas aux liaisons chimiques.

Alcalins

Éléments de la première colonne du tableau périodique (hors hydrogène) caractérisés par une configuration externe en $s^1$.

Halogènes

Éléments de la 17ème colonne du tableau périodique caractérisés par une configuration externe en $s^2 p^5$.

Gaz rares (Gaz nobles)

Éléments très stables de la 18ème colonne du tableau périodique possédant une couche externe saturée en $s^2 p^6$ (sauf $He$ en $1s^2$).

Électronégativité

Tendance d'un atome engagé dans une liaison chimique à attirer vers lui les électrons de la liaison (mesurée selon l'échelle de Pauling).