chimie minérale - chimie.

chimie minérale - chimie. 1 PRÉSENTATION minérale, chimie, également appelée chimie inorganique, domaine de la chimie traitant de tous les éléments chimiques, des réactions et des propriétés de ces éléments ainsi que de leurs composés, à l'exception des hydrocarbures (composés de carbone et d'hydrogène) et de leurs dérivés, par opposition à la chimie organique. 2 OBJET La chimie minérale est née lors de l'étude des minéraux et de la recherche des moyens d'extraction des métaux ou d'autres substances des minerais. La chimie minérale est un sujet trop hétérogène pour constituer commodément une unité d'étude ; dans le cadre de l'enseignement de la chimie élémentaire sont abordés les lois fondamentales de la chimie, les symboles chimiques, la nomenclature et une introduction à la méthode expérimentale telle qu'elle est appliquée dans les sciences physiques, notamment la pratique de nombreuses procédures de laboratoire. Des concepts chimiques aussi fondamentaux que la valence, l'ionisation, la réactivité, la théorie atomique et la théorie cinétique des gaz y sont étudiés. Une attention particulière est donnée aux propriétés et aux réactions des composés en solution aqueuse. 3 CORPS SIMPLES On désigne souvent les corps simples par un nom rappelant l'une de leurs propriétés : par exemple, brome dérive du grec brômos, qui signifie « mauvaise odeur «. D'autres composés portent un nom rappelant celui du savant ou du lieu de leur découverte : le polonium a été découvert par Marie Curie, née en Pologne. Voir aussi classification périodique ; éléments chimiques. 4 COMPOSÉS MINÉRAUX 4.1 Écriture des formules L'élément le plus électropositif -- qui a tendance à former des cations -- est placé en tête de la formule, comme dans NaCl, chlorure de sodium (le sodium Na est électropositif ; le chlore Cl est électronégatif). Si le composé est binaire (constitué de deux éléments différents) sans élément métallique, on place d'abord le constituant qui apparaît le premier dans la liste suivante : B, Si, C, Sb, As, P, N, H, Te, Se, S, At, I, Br, Cl, O, F. On peut par exemple citer NH3 (ammoniac) et BN (nitrure de bore). 4.2 Nomenclature La nomenclature des composés minéraux a été définie en 1960 par l'Union internationale de chimie pure et appliquée (IUPAC). Les noms des composés sont alors appelés noms systématiques. Cependant, on utilise encore de nombreux noms d'usage. Les composés minéraux binaires sont désignés en indiquant d'abord le nom de l'élément le plus électronégatif. Si ce dernier est monoatomique, c'est-à-dire constitué d'atomes de même nature, il est affecté du suffixe - ure, sauf dans le cas de l'oxygène, où l'on emploie généralement -yde. Le nom du premier élément de la formule reste inchangé. Par exemple, le composé de formule NaCl est le chlorure de sodium ; CaS est appelé sulfure de calcium ; SiN représente le nitrure de silicium et MgO est l'oxyde de magnésium. Pour un composé ne contenant aucun élément métallique, on applique la même règle : H2S est le sulfure d'hydrogène. Lorsque les rapports atomiques entre les éléments sont différents de 1, un préfixe est apposé au nom : CS2 correspond à l'isulfure de carbone -- cependant souvent nommé sulfure de carbone --, GeCl4 est le tétrachlorure de germanium, SF6, l'hexafluorure de soufre, NO2, le dioxyde d'azote et N2O4, le tétraoxyde de diazote. Si le composant électronégatif est polyatomique, on utilise le suffixe -ate : CaSO4 est le sulfate de calcium, (NH4)3PO4, le phosphate d'ammonium. Des règles existent pour désigner des composés plus complexes, mais nombre d'entre eux possèdent un nom d'usage courant. Par exemple, Na2B4O7,10H2O est le tétraborate de disodium décahydraté, communément appelé borax. On utilise parfois des noms commercialement déposés, comme le Teflon, de formule F(CF2)nF (voir fluor). Ces dénominations non conformes à la nomenclature peuvent être pratiques dans la vie courante, mais ne fournissent pas de renseignements sur la composition chimique des produits. 5 DÉSIGNATION DES IONS 5.1 Cations Lorsqu'ils sont monoatomiques, on désigne les cations comme l'élément correspondant : par exemple, les ions Fe2+ et Fe3+ sont respectivement appelés ion fer (II) et ion fer (III). Lorsque l'élément ne présente que deux valences possibles, on peut utiliser les suffixes -eux et -ique : Cu+ est l'ion cuivreux ; Cu2+ est l'ion cuivrique. Pour désigner les cations polyatomiques, on ajoute le suffixe -onium au nom de l'élément : H3O+ est l'ion hydronium, PH4+, l'ion phosphonium. Dans le cas des dérivés des bases azotées, on emploie le suffixe -ium, comme pour NH4+, l'ion ammonium. 5.2 Anions Pour désigner un anion monoatomique ou polyatomique, on emploie le nom de l'élément suivi du suffixe -ure : ions chlorure Cl-, cyanure CN-, sulfure S2-, amidure NH2-. Les anions polyatomiques contenant de l'oxygène reçoivent la terminaison -yde ou -ide : OH- est l'ion hydroxyde ; O3- est l'ion ozonide. Dans le cas général, on ajoute le suffixe -ate pour désigner les anions polyatomiques : ions nitrate NO3-, sulfate SO42- et phosphate PO43-. En général, le suffixe -ate indique la présence d'oxygène. Le tableau ci-contre indique les noms et les formules des ions polyatomiques minéraux les plus courants. Ils forment, par combinaison, des sels, composés dont la charge totale est nulle, c'est-à-dire dans lesquels la somme des charges des ions positifs est égale à la somme des charges des ions négatifs. Lorsque ces composés se forment à partir de solutions aqueuses, ils contiennent souvent des molécules d'eau, comme le borax, et sont appelés hydrates. Dans le tableau, le suffixe -ite indique une teneur en oxygène inférieure à celle de l'ion homologue affecté du suffixe -ate, et le préfixe hypo- utilisé avec le suffixe -ite indique une quantité encore plus faible d'oxygène. Le préfixe per- indique une teneur supérieure en oxygène ou une charge négative plus faible que dans l'ion correspondant en -ate. 6 RECHERCHE Les métaux, les halogènes et le silicium ont été des sujets traditionnels de recherche en chimie minérale. Depuis la Seconde Guerre mondiale, la chimie du bore s'est développée rapidement en raison des similitudes chimiques du bore avec le carbone et le silicium, avec lesquels il forme des liaisons covalentes. Dans la chimie des métaux, la synthèse de composés organométalliques et de coordination ainsi que l'étude de leurs propriétés chimiques et physiques ont suscité l'intérêt des chimistes durant les trois dernières décennies. Les organométalliques sont des composés organiques contenant au moins un atome de métal lié à un atome de carbone. Un exemple familier de cette catégorie de produits est le plomb-tétraéthyle, souvent ajouté à l'essence dans les moteurs à combustion interne ( voir organomagnésiens). La plupart des catalyseurs utilisés dans la fabrication de matières plastiques et de substances organiques font également partie des composés organométalliques. Les molécules des composés de coordination sont caractérisées par un atome métallique central entouré, lié à des atomes ou groupes d'atomes non métalliques appelés ligands. Des exemples de cette catégorie de composés sont l'hémoglobine, la chlorophylle, la vitamine B12, de nombreux catalyseurs, ainsi que des colorants et des pigments. Voir aussi complexes (chimie). D'autres domaines de la chimie minérale étudient l'état solide, qui comprend notamment la chimie des semi-conducteurs, des céramiques, la chimie des hautes températures et des hautes pressions, la géochimie, la chimie des éléments transuraniens, des éléments de la série des actinides et des lanthanides. Une meilleure compréhension du comportement chimique des éléments et des composés minéraux a permis de découvrir une grande variété de nouvelles méthodes de synthèse et de nouvelles classes de composés minéraux. La chimie minérale moderne est liée à d'autres domaines, tels que la biochimie, la métallurgie, la minéralogie, la chimie organique, la chimie physique et la physique des solides. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.