Karamö, le prof virtuelLeçon 11 sur 16
Symboles et formules chimiques
Je sais écrire et lire le symbole d'un élément et la formule d'une molécule, et je sais compter les atomes dans une formule.
- 45 min
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Connaître les règles d'écriture des symboles chimiques et les symboles des éléments courants
- Écrire et lire la formule chimique d'une molécule
- Distinguer l'indice et le coefficient
- Compter les atomes dans une ou plusieurs molécules
Avant de commencer : L'atome, le numéro atomique et la molécule (leçons précédentes).
1Je découvre
Lansana travaille comme apprenti chez un pharmacien de Nzérékoré. Sur une étiquette, il lit « NaCl 0,9 % » ; sur un sac d'engrais, « NPK » ; sur une bouteille de gaz, « C₄H₁₀ ». Il a l'impression de lire une langue secrète.
Le pharmacien lui explique : « Ce sont des symboles et des formules chimiques. C'est la langue commune de tous les chimistes du monde. Un chimiste chinois, brésilien ou guinéen écrit l'eau de la même façon : H₂O. » Il ajoute que ces écritures permettent de savoir immédiatement quels atomes forment une substance, et combien il y en a.
Lansana veut apprendre cette langue. Pourquoi « Na » pour le sodium, alors que le mot commence par S ? Et que veulent dire les petits chiffres ?
Comment écrit-on les éléments et les molécules en langage chimique, et comment lire une formule ?
2Je comprends
1. Le symbole d'un élément
Chaque élément chimique est représenté par un symbole :
- le symbole est formé d'une ou deux lettres ;
- la première lettre est toujours une majuscule ;
- la deuxième lettre, s'il y en a une, est toujours une minuscule.
Souvent, le symbole vient de l'initiale du nom français : C pour carbone, O pour oxygène, H pour hydrogène, N pour azote (de son ancien nom « nitrogène »). Quand plusieurs éléments commencent par la même lettre, on ajoute une deuxième lettre : C (carbone), Ca (calcium), Cl (chlore), Cu (cuivre).
Certains symboles viennent du nom latin de l'élément : c'est le cas du sodium (Na, de natrium), du potassium (K, de kalium), du fer (Fe, de ferrum), du cuivre (Cu, de cuprum), de l'argent (Ag, de argentum), de l'or (Au, de aurum), du plomb (Pb, de plumbum) et du mercure (Hg, de hydrargyrum).
| Élément | Symbole | Élément | Symbole |
|---|---|---|---|
| Hydrogène | H | Aluminium | Al |
| Carbone | C | Soufre | S |
| Azote | N | Chlore | Cl |
| Oxygène | O | Calcium | Ca |
| Sodium | Na | Fer | Fe |
| Magnésium | Mg | Cuivre | Cu |
| Phosphore | P | Zinc | Zn |
| Potassium | K | Or | Au |
Le symbole a deux sens : il désigne l'élément et aussi un atome de cet élément. « Fe » peut signifier « l'élément fer » ou « un atome de fer ».
Attention aux majuscules : Co est le cobalt (un élément), mais CO est une molécule formée d'un atome de carbone et d'un atome d'oxygène (le monoxyde de carbone, gaz très toxique).
2. La formule d'une molécule
La formule chimique d'une molécule indique :
- les symboles des atomes qui la forment ;
- le nombre d'atomes de chaque sorte, grâce à un petit chiffre écrit en bas à droite du symbole, appelé indice.
Quand l'indice vaut 1, on ne l'écrit pas.
| Molécule | Formule | Lecture |
|---|---|---|
| Dihydrogène | H2 | 2 atomes d'hydrogène |
| Dioxygène | O2 | 2 atomes d'oxygène |
| Diazote | N2 | 2 atomes d'azote |
| Ozone | O3 | 3 atomes d'oxygène |
| Eau | H2O | 2 atomes d'hydrogène, 1 atome d'oxygène |
| Dioxyde de carbone | CO2 | 1 atome de carbone, 2 atomes d'oxygène |
| Monoxyde de carbone | CO | 1 atome de carbone, 1 atome d'oxygène |
| Méthane | CH4 | 1 atome de carbone, 4 atomes d'hydrogène |
| Ammoniac | NH3 | 1 atome d'azote, 3 atomes d'hydrogène |
| Butane | C4H10 | 4 atomes de carbone, 10 atomes d'hydrogène |
| Éthanol | C2H6O | 2 atomes de carbone, 6 d'hydrogène, 1 d'oxygène |
Pour les corps qui ne sont pas formés de molécules, on écrit une formule qui donne la proportion des atomes : le fer s'écrit simplement Fe ; le chlorure de sodium (sel de cuisine) s'écrit NaCl (autant d'atomes de sodium que de chlore) ; l'alumine de la bauxite s'écrit Al2O3 (2 atomes d'aluminium pour 3 atomes d'oxygène).
3. Indice et coefficient
Pour indiquer plusieurs molécules, on écrit un nombre devant la formule, à la même hauteur : c'est le coefficient.
- H2O : une molécule d'eau (3 atomes).
- 3H2O : trois molécules d'eau.
- 2O : deux atomes d'oxygène séparés.
- O2 : une molécule de dioxygène (deux atomes liés).
Le coefficient multiplie tous les atomes de la formule.
- Écrit après le symbole, en bas
- Compte les atomes dans UNE molécule
- O₂ : 2 atomes dans une molécule
- On ne le change jamais pour une substance
- Écrit devant la formule
- Compte le nombre de molécules
- 2O : 2 atomes séparés
- On peut le changer (équations)
Méthode
Pour compter les atomes dans une écriture chimique :
- Je repère le coefficient devant la formule (1 s'il n'y en a pas).
- Pour chaque symbole, je lis l'indice (1 s'il n'y en a pas).
- Nombre d'atomes de cet élément = coefficient × indice.
- J'additionne pour avoir le nombre total d'atomes.
Exemple
Combien d'atomes contient l'écriture 3CO₂ ?
Coefficient : 3.
Carbone : indice 1, donc 3 × 1 = 3 atomes de carbone.
Oxygène : indice 2, donc 3 × 2 = 6 atomes d'oxygène.
Total : 3 + 6 = 9 atomes, répartis en 3 molécules de dioxyde de carbone.
Exemple
Écrire la formule d'une molécule formée de 2 atomes de carbone et de 6 atomes d'hydrogène (l'éthane), puis de 4 molécules d'éthane.
Carbone : C avec indice 2 ; hydrogène : H avec indice 6.
Formule : C₂H₆.
Quatre molécules : 4C₂H₆, soit 4 × 2 = 8 atomes de carbone et 4 × 6 = 24 atomes d'hydrogène.
Exemple
Lire la formule Al₂O₃ et compter les atomes dans 2Al₂O₃.
Al₂O₃ : 2 atomes d'aluminium pour 3 atomes d'oxygène.
2Al₂O₃ : aluminium 2 × 2 = 4 atomes ; oxygène 2 × 3 = 6 atomes.
Total : 10 atomes.
4. Pourquoi c'est utile
Grâce aux symboles et aux formules :
- on sait immédiatement si un corps est simple (un seul symbole : O2, N2, Fe) ou composé (plusieurs symboles : H2O, CO2) ;
- on peut écrire les réactions chimiques de façon courte et précise (tu le feras avec les équations-bilans) ;
- tout le monde se comprend, quelle que soit sa langue.
- 1Je lis les symboles : quels éléments ? (majuscule = début d'un nouveau symbole)
- 2Je lis les indices : combien d'atomes de chaque élément dans une molécule ?
- 3Je lis le coefficient : combien de molécules ?
- 4Je conclus : corps simple (un seul symbole) ou corps composé (plusieurs symboles)
3Je retiens
Je retiens
Symbole : 1 ou 2 lettres ; première lettre majuscule, deuxième minuscule (C, Ca, Cl, Cu).
Symboles à retenir : H, C, N, O, Na, Mg, Al, P, S, Cl, K, Ca, Fe, Cu, Zn, Au.
Formule d'une molécule : symboles + indices (en bas à droite) ; indice 1 non écrit (H₂O, CO₂, CH₄, NH₃).
Coefficient (devant la formule) : nombre de molécules ; il multiplie tous les atomes.
Nombre d'atomes d'un élément = coefficient × indice.
Un seul symbole dans la formule : corps simple ; plusieurs symboles : corps composé.
4Erreurs fréquentes
- Écrire les deux lettres en majuscules : CL n'existe pas ; le chlore s'écrit Cl. Et CO (monoxyde de carbone) n'est pas Co (cobalt).
- Confondre indice et coefficient : O₂ est une molécule de 2 atomes ; 2O sont deux atomes séparés.
- Oublier de multiplier tous les atomes par le coefficient : 2H₂O contient 4 atomes d'hydrogène ET 2 atomes d'oxygène.
- Écrire S pour le sodium : le sodium est Na (natrium) ; S est le soufre.
5Je m’exerce
1Exercice 1
Donne le symbole de : carbone ; calcium ; chlore ; cuivre ; sodium ; fer ; soufre ; azote.
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Carbone : C ; calcium : Ca ; chlore : Cl ; cuivre : Cu ; sodium : Na ; fer : Fe ; soufre : S ; azote : N.
2Exercice 2
Corrige les écritures fausses : CA (calcium) ; fe (fer) ; NA (sodium) ; mG (magnésium) ; Cl (chlore).
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CA → Ca ; fe → Fe ; NA → Na ; mG → Mg ; Cl est juste (C majuscule, l minuscule).
3Exercice 3
Écris la formule de chaque molécule.
a) 1 atome de soufre et 2 atomes d'oxygène (dioxyde de soufre).
b) 2 atomes d'hydrogène et 1 atome de soufre (sulfure d'hydrogène).
c) 3 atomes de carbone et 8 atomes d'hydrogène (propane).
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a) SO2 ; b) H2S ; c) C3H8.
4Exercice 4
Pour chaque écriture, indique le nombre de molécules et le nombre d'atomes de chaque élément : a) 4NH3 ; b) 2C2H6O ; c) 5O2.
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a) 4NH3 : 4 molécules ; azote 4 × 1 = 4 atomes ; hydrogène 4 × 3 = 12 atomes.
b) 2C2H6O : 2 molécules ; carbone 2 × 2 = 4 ; hydrogène 2 × 6 = 12 ; oxygène 2 × 1 = 2.
c) 5O2 : 5 molécules ; oxygène 5 × 2 = 10 atomes.
5Exercice 5
(Synthèse) Voici des formules : O3 ; CO2 ; Fe ; H2SO4 ; N2 ; CaCO3.
a) Classe-les en corps simples et corps composés. Justifie.
b) Pour H2SO4 (acide sulfurique), donne le nombre d'atomes de chaque élément et l'atomicité.
c) Combien d'atomes d'oxygène contiennent 3CaCO3 ?
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a) Corps simples (un seul symbole) : O3, Fe, N2. Corps composés (plusieurs symboles) : CO2, H2SO4, CaCO3.
b) H2SO4 : 2 atomes d'hydrogène, 1 atome de soufre, 4 atomes d'oxygène ; atomicité 2 + 1 + 4 = 7.
c) CaCO3 contient 3 atomes d'oxygène ; 3CaCO3 en contient 3 × 3 = 9.
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6Je vérifie
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