Chapitre 1 partie A (2015-2016) FINAL STE seulement
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STE L’EAU POTABLE – LA DÉFORESTATION – L’ÉNERGIE – LES CHANGEMENTS CLIMATIQUES LA PRODUCTION ALIMENTAIRE - LES MATIÈRES RÉSIDUELLES 1. Qu’est-ce que l’atome? 1.1 Le modèle atomique de Dalton 1.2 Le modèle atomique de Thomson L’électron 1.3 Le modèle atomique de Rutherford Le noyau atomique et le proton 1.4 Le modèle atomique de Rutherford-Bohr 1.5 Le modèle atomique simplifié Le neutron 2. La classification périodique des éléments 2.1 Les métaux, les non-métaux et les métalloïdes 2.2 Les familles du tableau périodique 2.3 Les périodes du tableau périodique La périodicité des propriétés 2.4 Le numéro atomique 2.5 La masse atomique relative Le nombre de masse 2.6 Les isotopes 3. La représentation des atomes 3.1 La notation de Lewis 3.2 La représentation de l’atome selon le modèle atomique de Rutherford-Bohr 3.3 La représentation de l’atome selon le modèle atomique simplifié 3.4 Le modèle atomique « boules et bâtonnets » 4. La notion de mole 4.1 La masse molaire 4.2 Le nombre d’Avogadro POUR CHACUN DES CHAPITRES, TU DOIS FAIRE TOUTES LES PAGES DU CAHIER D’ACTIVITÉS « OBSERVATOIRE 4 ST-STE» Observatoire 4, 3e édition Cahier d’activités Chapitre 1 : L’atome et les éléments L’atome et les modèles atomiques pp. 1 à 4 Le tableau périodique pp. 5 à 10 La représentation des atomes pp. 11 à 13 La notion de mole pp. 14 à 17 pp. 18 à 24 Progression des apprentissages au secondaire 2e année du 2e cycle CONTENU C. Organisation 1. Structure de la matière h. Modèle atomique de Rutherford-Bohr ST i. Décrire le modèle atomique de Rutherford-Bohr ST ii. Représenter des atomes à l’aide du modèle de Rutherford-Bohr i. Neutron STE i. Décrire la position et la charge électrique du neutron dans un atome j. Modèle atomique simplifié STE i. Représenter un atome d’un élément donné à l’aide du modèle atomique simplifié C. Organisation 1. Structure de la matière g. Groupes (familles) et périodes ST i. Situer les groupes (familles) et les périodes dans le tableau périodique ST ii. Décrire des caractéristiques communes aux éléments d’un même groupe (ex. : nombre d’électrons de valence, réactivité chimique) ST iii. Associer le nombre de couches électroniques d’un élément au numéro de la période à laquelle il appartient 2. Classification périodique a. Numéro atomique STE i. Associer le numéro atomique d’un élément au nombre de protons qu’il possède b. Isotopes STE i. Définir les isotopes comme étant des atomes d’un élément dont les noyaux possèdent des nombres de neutrons différents, donc des masses atomiques différentes STE ii. Définir un isotope radioactif comme étant un isotope dont le noyau atomique est instable c. Masse atomique relative STE i. Expliquer qualitativement le concept de masse atomique relative d. Périodicité des propriétés STE i. Décrire la périodicité de certaines propriétés des éléments (ex. : réactivité chimique, rayon atomique, électronégativité) C. Organisation 1. Structure de la matière h. Modèle atomique de Rutherford-Bohr ST i. Décrire le modèle atomique de Rutherford-Bohr ST ii. Représenter des atomes à l’aide du modèle de Rutherford-Bohr j. Modèle atomique simplifié STE i. Représenter un atome d’un élément donné à l’aide du modèle atomique simplifié k. Notation de Lewis ST i. Déterminer le nombre d’électrons de valence d’un élément ST ii. Représenter des atomes à l’aide de la notation de Lewis C. Organisation 1. Structure de la matière n. Notion de mole STE i. Définir la mole comme étant l’unité de mesure de la quantité de matière STE ii. Exprimer en mole une quantité de matière o. Nombre d’Avogadro STE i. Exprimer une quantité de particules à l’aide du nombre d’Avogadro Bilan du chapitre 1 Verdict - Devoirs- Diagnostic- Mini test – Examen(s) 1. Qu’est-ce que l’atome? QU’EST-CE QU’UN MODÈLE EN SCIENCE ? Définition d’un MODÈLE : ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Attention ! MODÈLE N’EST PAS LA VÉRITÉ ABSOLUE . Un modèle doit être MODIFIÉ AMÉLIORÉ voire même ABANDONNÉ, S’il n’arrive plus à _________________________________________________ _________________________________________________ Trois qualités d’un bon modèle : _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ L’histoire du modèle atomique s’échelonne sur plus de 2000 ans. Elle débute dans la GRÈCE de l’ANTIQUITÉ, grâce à des PHILOSOPHES. En voici deux qui ont changé le cours de l’histoire… ARISTOTE DÉMOCRITE 384-322 av. J.-C. 460-370 av. J.-C. LES DÉBUTS DU MODÈLE ATOMIQUE : DEUX VISIONS S’AFFRONTENT Nom du modèle Principes de base ARISTOTE DÉMOCRITE (384-322 av.J.-C.) (460-370 av. J.-C.) ______________________________ _________________________________ La matière est continue, donc il n’y a AUCUN _______ La matière est constituée de petites particules INDIVISIBLES nommées _______________________________________ _______________________________________ La matière peut être DIVISÉE EN PLUS PETIT MORCEAU À L’INFINI Il existe _______ éléments qui ont deux propriétés chacun. Feu – Chaud et sec Il y a du _____________ entre les atomes Si l’on divise la matière à répétition en morceaux de plus en plus petit, on finit par se buter à l’atome qui est INDIVISBLE. Les quatre éléments sont faits d’atomes différents Air – Chaud et Humide Eau – Humide et froid Terre – Froid et sec Comment expliquent-ils les phénomènes naturels Les transformations de la matière s’expliquent par les combinaisons des quatre éléments et de leurs propriétés. Les transformations de la matière s’expliquent par les combinaisons des atomes Les dieux et les démons n’ont rien à voir dans Les _____________________________ les interactions entre atomes. sont responsables des interactions entre les éléments. Ex. Bois est principalement constitué de l’élément terre car il est solide et l’arbre pousse dans le sol. Il contient aussi les 3 autres éléments car lorsqu’on le brûle, de la fumée (air), de la vapeur (eau) et des flammes (feu) s’en dégagent. Notes historiques : La théorie __________________________ était très logique et facile à comprendre alors que celle de Démocrite repose sur une particule ____________________________ jamais observée par personne. La force du modèle d’Aristote était telle que celui-ci demeura incontesté pendant plus de 2000 ans. C’est ce modèle qui fut adopté par l’église___________________________________. Définissons maintenant l’atome : Un Atome est la … ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________ Un atome est très petit. Voici quelques comparaisons pour s’en faire une idée : Une feuille de papier a une épaisseur d’environ _____________________________________________________________; Une goutte d’eau peut contenir __________________________milliards de milliards d’atomes; 1.1 Le modèle atomique de Dalton PLUS DE DEUX MILLÉNAIRES PLUS TARD… JOHN DALTON (1766-1844) Date JOHN DALTON - 1808 Nom du modèle THÉORIE ATOMIQUE (MODÈLE DES SPHÈRES) Principes de base 1. LA MATIÈRE EST COMPOSÉE DE _____________________________ EXTRÊMEMENT ___________________ ET INDIVISIBLES APPELÉES "_________________________________________" 2. TOUS LES ATOMES D'UN MÊME __________________ SONT IDENTIQUES QUANT À LEUR ___________________, LEUR __________, LEUR ____________________________________. 3. LES ATOMES D'UN ÉLÉMENT SONT ______________________ DE CEUX D'UN AUTRE ____________________________. 4. LES ATOMES D'ÉLÉMENTS _________________________ PEUVENT SE COMBINER POUR FORMER DES "___________________" SELON DES PROPORTIONS _____________________________. EX. : EAU EST FAIT DE 2 HYDROGÈNE ET D’UYN OXYGÈNE (H2O) 5. LES RÉACTIONS CHIMIQUES ENTRÂINENT LA FORMATION DE ____________________________ SANS POUR AUTANT QUE LES ATOMES SOIENT __________________________. C + O2 CO2 Dessins : Faiblesses du modèle (ce pourquoi on doit l’améliorer) Notes historiques : John Dalton a été surnommé le ____________________________________________ En 1794, il présente un article donnant la première description du _______________ maladie dont il souffre lui-même 1.2 Le modèle atomique de Thomson DÉCOUVERTE D’UNE PREMIÈRE PARTICULE PLUS PETITE QUE L’ATOME : L’ÉLECTRON Découvreur et date J.J. THOMSON - 1897 Nom du modèle PLUM PUDDING Principes de base (DÉCOUVREUR DE L'ÉLECTRON) 1. IL EXISTE DES _______________ DE MATIÈRE PLUS PETITES QUE L'ATOME ET CHARGÉE _______________________. CE SONT LES ÉLECTRONS 2. L'ATOME EST UNE ________________ UNIFORMÉMENT __________________________________, DANS LAQUELLE LES _________________________________ SONT RÉPARTIS COMME DES________________________ DANS UN GÂTEAU. 3. CHAQUE ÉLÉMENT POSSÈDE UN NOMBRE DÉTERMINÉ D'_____________________________. Dessins Faiblesses du modèle (ce pourquoi on doit l’améliorer) 1. N'EXPLIQUE PAS LA _________________ NOUVELLEMENT DÉCOUVERTE 2. N'EXPLIQUE PAS LES _________________________ PROPRES À CHAQUE SUBSTANCE 3. PRÉSENCE DES ________________________________ NON PROUVÉES. Notes historiques : - Avant Thomson on connaissait le comportement de charges électriques Identiques (________________) Différentes (___________________________) - Comment a-t-il découvert l’électron ? Grâce au TUBE À RAYONS CATHODIQUES Conclusions tirées de cette expérience : 1- 2- Les rayons sont faits de particules chargées négativement que Thomson nomme ÉLECTRONS. Ces électrons ont une masse très petite. 1.3 Le modèle atomique de Rutherford EXPÉRIENCE DE LA FEUILLE D’OR : DÉCOUVERTE DU NOYAU DE L’ATOME Découvreur ERNEST RUTHERFORD - 1911 et date (DÉCOUVREUR DU NOYAU ET DU PROTON) Nom du modèle Principes de base MODÈLE PLANÉTAIRE 1. _________________________________________________________________ 2._________________________________________________________________ 3._________________________________________________________________ 4. _________________________________________________________________ DESSIN : ATOME DE CARBONE (C) Faiblesses du modèle (ce pourquoi on doit l’améliorer) 1. 2. 3. N'EXPLIQUE PAS COMMENT IL SE FAIT QUE LES PROTONS NE SE REPOUSSENT PAS DANS LE NOYN'EXPLIQUE PAS COMMENT IL SE FAIT QUE LES ÉLECTRONS NE VIENNENT PAS S'ÉCRASER SUR LE NOYAU (4) LES PHÉNOMÈNES LUMINEUX Notes historiques : - Comment a-t-il découvert le noyau ? EXPÉRIENCE DE LA FEUILLE D’OR - Conclusions tirées de cette expérience : 1- L’atome est surtout fait de vide puisque la presque totalité des particules alpha passent tout droit 2- Le noyau, tout petit au centre, est positif car il repousse les particules alpha qui passe à proximité 1.4 Le modèle atomique de Rutherford-Bohr LES ATOMES EXCITÉS ÉMMETTENT UNE LUMIÈRE CARACTÉRISTIQUE : UN AJOUT AU MODÈLE S’IMPOSE (modèle atomique de Rutherford-Bohr) Découvreur NEILS BOHR - 1913 (DÉCOUVREUR DES NIVEAUX D'ÉNERGIE) et date Nom du modèle Principes de base MODÈLE DE RUTHERFORD-BOHR 1. 2. 3. FAIBLESSE: Notes historiques : - Comment a-t-il découvert les niveaux d’énergie ? Grâce à la SPECTROSCOPIE Lorsqu’on excite les atomes d’un élément, ceux-ci émettent une lumière caractéristique. On décompose cette lumière avec un spectroscope et on obtient des RAIES SPECTRALES propres à chaque élément. Schéma d’un spectroscope : Spectre de l’hydrogène : Absorption et émission de photons Lorsqu’un photon est absorbé par un atome, il lui transmet son énergie : l’un des électrons de l’atome peut alors sauter de son état initial d’énergie à un état d’énergie supérieur. On dit dans ce cas que l’atome est excité. Si l’électron de l’atome excité retombe dans un état d’énergie inférieur, l’atome peut convertir ce gain d’énergie en émettant à nouveau un photon. © Microsoft Corporation. Tous droits réservés. Microsoft ® Encarta ® 2006. © 1993-2005 Microsoft Corporation. Tous droits réservés. 1932 - James Chadwick ___________________________________________________________ Le neutron est une particule aussi lourde qu’un proton et qui n’a pas de charge électrique. Sa présence dans le noyau explique pourquoi les protons ne se repoussent pas (cohésion du noyau). 1.5 A. LE MODÈLE ATOMIQUE RUTHERFORD-BOHR (ST) : Voici le modèle que nous allons utiliser pour le reste de l’année Exemple : Atome d’oxygène Nombre Z : _______________________________ _______________________________ 8 O 11 Na __ Nombre maximal d’électrons par couche = 2 n2 où n est le numéro de la couche n o (n de la couche) 1 2 3 4 5 <<< 6 7 Nombre max d’électron 2 8 18 32 50 72 98 N.B. Il existe en réalité des sous-couches (subdivisions) à partir de la 3e couche. Pour les éléments dont le nombre d’électrons est supérieur à 18, la règle 2n2 comporte des exceptions en raison de ces sous-couches. POTASSIUM CALCIUM K : )2é )8é )8é )1é 19 Ca : )2é )8é )8é )2é 20 1.5 LE MODÈLE ATOMIQUE RUTHERFORD-BOHR SIMPLIFIÉ (STE) Voici le modèle que nous allons utiliser pour le reste de l’année Exemple : Atome de SODIUM Nombre A : 23 _______________________________ ___________________________ 11 Na POUR CONNAÎTRE LE NOMBRE Nombre Z : _______________________________ ___________________________ DE NEUTRONS : A – Z = nb de neutrons Nombre maximal d’électrons par couche = 2 n2 où n est le numéro de la couche n (n de la couche) 1 2 3 4 5 6 7 Nombre max d’électron 2 8 18 32 50 72 98 o N.B. Il existe en réalité des sous-couches (subdivisions) à partir de la 3e couche. Pour les éléments dont le nombre d’électrons est supérieur à 18, la règle 2n2 comporte des exceptions en raison de ces sous-couches. 19 POTASSIUM CALCIUM 20 K : )2é )8é )8é )1é Ca : )2é )8é )8é )2é MODÈLE ATOMIQUE RUTHERFORD-BOHR SIMPLIFIÉ DE QUELQUES ÉLÉMENTS En résumé L’atome est surtout fait de vide L’atome possède en son centre un noyau très dense qui renferme un certain nombre de protons (positifs) et de neutrons (sans charge électrique) La masse de l'atome se résume à la masse du noyau (protons + neutrons) Les électrons (négatifs) tournent autour du noyau sur des orbites circulaires qui ne sont pas n’importe où autour du noyau mais bien à des endroits spécifiques et qui correspondent à des niveaux d’énergie (aussi appelés "couches électroniques") Voici un tableau récapitulatif des particules qui composent l'atome Particules DANS LE NOYAU AUTOUR Symbole PROTON p+ Charge électrique +1 Masse (g) 1,673 x 10-24 Masse relative (u) 1 NEUTRON no 0 1,675 x 10-24 1 ÉLECTRON e -1 9,109 x 10-28 négligeable DU NOYAU Les électrons de VALENCE: ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________
