univers matériel chapitre 1

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CHAPITRE
1
UNIVERS MATÉRIEL
SECTION
1
L’organisation de la matière
Manuel, pages 55 et 56
b) Qu’est-ce que la configuration électronique
d’un atome ? La configuration électronique
d’un atome est la répartition des électrons sur
les différentes couches électroniques d’un
atome.
Le modèle atomique de Rutherford-Bohr
ST
STE
(manuel, pages 28 à 32)
1. Résumez l’expérience qui a permis à Rutherford
de découvrir le noyau atomique. Il a bombardé
une mince feuille d’or avec un faisceau de particules
alpha, croyant que les particules alpha allaient
traverser les atomes en subissant toutes la même
déviation. Toutefois, il a observé qu’un petit nombre
de particules subissaient de grandes déviations
comme si elles heurtaient un obstacle plus compact.
2. Lors de son expérience, quel résultat particulier
amène Rutherford à conclure que l’atome est en
grande partie constitué de vide ? Le nombre de
particules non déviées est de beaucoup supérieur à
celui des particules déviées. Rutherford suppose que
les particules non déviées traversent un espace vide
sur leur passage et il en conclut que le volume de
l’atome est essentiellement occupé par du vide.
3. a) Quelle particule élémentaire Rutherford
découvre-t-il ? Le proton.
b) Où cette particule se trouve-t-elle dans
l’atome ? Dans le noyau.
c) Quelle est sa charge ? 1+
4. En quoi le modèle atomique de Rutherford est-il
incomplet ? Il n’explique pas pourquoi les
électrons, attirés par les protons du noyau, ne vont
pas s’écraser sur celui-ci, ni pourquoi les protons
restent regroupés dans le noyau alors qu’ils
devraient se repousser.
5. Quelle est la contribution de Bohr au modèle
atomique de Rutherford ? Bohr améliore le
modèle atomique de Rutherford grâce à sa découverte des niveaux d’énergie dans lesquels circulent
les électrons.
6. a) Que sont les couches électroniques d’un
atome ? Les couches électroniques d’un atome
sont les orbites sur lesquelles circulent les électrons. Chaque couche électronique correspond à
un niveau d’énergie constant.
Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
Le modèle atomique simplifié et le neutron
STE
SE
(manuel, pages 33 et 34)
7. a) Quelle découverte faite par Chadwick est
à l’origine d’une modification du modèle
atomique de Rutherford-Bohr ? Chadwick
découvre une troisième particule élémentaire :
le neutron. Il s’agit d’une particule neutre qui se
trouve à l’intérieur du noyau atomique et qui en
assure la cohésion.
b) Réalisez un dessin qui représente le modèle
atomique simplifié, en identifiant toutes ses
parties.
Protons
Neutrons
Électrons
Couche
électronique
Noyau atomique
8. Représentez de façon schématisée la configu- Selon le modèle
ration électronique des éléments suivants :
simplifié
a) Fluor (F)
b) Hydrogène (H)
H
F
2
1
7
c) Chlore (Cl)
d) Hélium (He)
He
Cl
2
8
2
7
e) Potassium (K)
f) Magnésium (Mg)
K
Mg
2
8
8
1
2
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8
2
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La notation de Lewis
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ST
STE
c) Non-métal de la famille de l’oxygène situé
dans la quatrième période. Sélénium (Se)
d) Métal liquide à conditions ambiantes.
Mercure (Hg)
e) Éléments gazeux de la deuxième période.
Azote (N), Oxygène (O), Fluor (F), Néon (Ne).
SE
(manuel, page 35)
9. Que sont les électrons de valence ?
Les électrons de valence sont les électrons situés
sur le niveau d’énergie le plus élevé (ou couche
périphérique) d’un atome.
10. Représentez les atomes suivants selon la
notation de Lewis.
a) Hydrogène
b) Sodium
H
Na
c) Hélium
d) Bore
He
B
e) Oxygène
O
Les familles et les périodes du tableau
périodique ST STE (manuel, pages 36 à 44)
11. a) Nommez les trois grandes catégories
d’éléments du tableau périodique.
Les trois grandes catégories d’éléments du
tableau périodique sont les métaux, les nonmétaux et les métalloïdes.
b) Donnez une caractéristique pour chacune
des catégories d’éléments.
– Les métaux sont brillants, malléables, ductiles ; ils sont de bons conducteurs thermiques
et de bons conducteurs d’électricité ; lorsqu’ils
forment des composés, ils sont généralement
des donneurs d’électrons et plusieurs d’entre
eux réagissent chimiquement avec les acides.
– Les non-métaux solides ont un aspect terne,
ils sont cassants et non ductiles ; les nonmétaux constituent généralement de bons
isolants ; lorsqu’ils forment des composés, les
non-métaux sont des accepteurs d’électrons.
– Les métalloïdes sont généralement cassants
et non ductiles ; ils peuvent conduire l’électricité à divers degrés, mais ils ne sont pas de
bons conducteurs thermiques.
12. À l’aide du tableau périodique, trouvez chacun
des éléments correspondant aux descriptions
suivantes.
a) Métal de la famille des alcalino-terreux
qui se trouve dans la troisième période.
Magnésium (Mg)
b) Métalloïde de la famille 15 (VA) de la
cinquième période. Antimoine (Sb)
4
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13. Quelle est la relation entre le numéro de la
famille et la configuration électronique des
éléments qui en font partie ? Le dernier chiffre du
numéro de la famille (ou le nombre en chiffres
romains) indique le nombre d’électrons de valence
des éléments de cette famille.
14. Quelle indication le numéro de la période
fournit-il ? Le numéro de la période indique le
nombre de couches électroniques contenues dans
un élément faisant partie de cette période.
La masse atomique relative et les isotopes
STE
SE
(manuel, pages 45 à 47)
15. a) Qu’est-ce que la masse atomique relative ?
La masse atomique relative est la masse
exprimée en unité de masse atomique. L’étalon
(1 u) a été déterminé à partir du carbone, qui
renferme 12 protons dans son noyau atomique.
Ainsi, la masse atomique relative de l’oxygène
(16 protons) est de 18 u.
b) Quel symbole utilise-t-on pour représenter
la masse atomique ? La lettre « u ».
16. a) Qu’est-ce qu’un isotope ? Les isotopes sont
les atomes d’un même élément qui n’ont pas le
même nombre de neutrons.
b) Combien de neutrons un atome de fluor 19
contient-il ? 10 neutrons
17. Expliquez pourquoi la masse atomique inscrite
dans le tableau périodique est souvent un
nombre décimal. Parce qu’il s’agit de la masse
atomique moyenne, qui tient compte de la masse
relative de chaque isotope d’un élément et de son
abondance dans la nature.
La périodicité des propriétés
STE
(manuel,
pages 48 à 50)
18. À l’aide du tableau périodique, répondez aux
questions suivantes.
a) Pourquoi le soufre (S) possède-t-il une
masse atomique plus grande que le
sodium (Na)? On constate que la masse atomique du soufre est supérieure à celle du
sodium parce que le soufre est situé à droite du
Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
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sodium dans la troisième période. Le soufre a
un numéro atomique et un nombre de nucléons
plus élevés que ceux du sodium.
b) Pourquoi la taille d’un atome de baryum
(Ba) est-elle supérieure à celle d’un atome
de magnésium (Mg)? Le rayon atomique du
baryum est plus grand que celui du magnésium,
car le baryum est situé au-dessous du magnésium
dans la seconde famille. Le baryum comprend un
plus grand nombre de couches électroniques.
c) Pourquoi, dans une période, l’électronégativité des éléments a-t-elle tendance à
s’accroître de la gauche vers la droite
du tableau ? L’électronégativité a tendance
à s’accroître de la gauche vers la droite du
tableau parce que les non-métaux cherchent à
gagner des électrons et les attirent donc avec
une force supérieure.
19. Classez les éléments de chacun des ensembles
suivants par ordre décroissant d’énergie
d’ionisation.
a) Mg, Sn, Cl Cl, Sn, Mg : le nombre de protons
décroît de Cl à Mg, donc il devient plus facile
d’arracher des électrons.
b) Al, B, In B, Al, In : le nombre de couches électroniques croît de B à In, donc il devient plus
facile d’arracher des électrons.
c) Ne, Ar, Xe Ne, Ar, Xe : le nombre de
couches électroniques croît de Ne à Xe, donc il
devient plus facile d’arracher des électrons.
La notion de mole et le nombre d’Avogadro
STE
SE
(manuel, pages 51 à 55)
20. a) Qu’est-ce qu’une mole ? Une mole est une
quantité précise de particules qui correspond au
nombre d’Avogadro.
b) À quelle quantité correspond le nombre
d’Avogadro ? Le nombre d’Avogadro
correspond au nombre d’atomes présents dans
exactement 12 g de carbone 12.
SECTION
2
21. Combien y a-t-il d’atomes ou de molécules
dans chacune des quantités suivantes ?
a) 3 moles d’atomes de Fe (s)
1,81 ! 10 24 atomes de Fe
b) 0,5 mole de molécules d’eau
3,01 ! 10 23 molécules d’eau
c) 100 moles de N2 (g)
6,02 ! 10 25 molécules de N2
d) 2,7 moles de NaCl (s)
1,63 ! 10 24 molécules de NaCl
22. À combien de moles correspondent chacun des
nombres d’atomes ou de molécules suivants ?
a) 7,525 ! 1024 atomes de Cu
12,5 mol
26
b) 2,408 ! 10 molécules de O2
400 mol
c) 4,816 ! 1024 molécules de CH4 8 mol
d) 3,311 ! 1024 molécules de He 5,5 mol
23. Combien y a-t-il de moles dans chacune des
quantités suivantes ?
a) 48 g de K
1,23 mol
b) 27 g de N2
0,96 mol
c) 345 g de CO2
7,84 mol
d) 0,27 g de NaNO3
3,18 ! 10–3 mol
e) 150 g de Ca(OH)2
2,02 mol
24. Quelle est la masse de chacun des échantillons
suivants ?
a) 1 mol de plomb (Pb)
207,21 g
b) 1 mol d’ozone (O3)
48 g
c) 15 mol d’eau (H2O)
270,3 g
d) 18 mol de MgCl2 (s)
1 713,78 g
e) 0,000 23 mol de Al2S3
0,03 g
25. Combien y a-t-il de moles dans chacun des
échantillons suivants ?
a) 500 g de sel de table (NaCl) 8,7 mol
b) 250 g de sel de voirie (CaCl2) 2,25 mol
c) 500 g de soude (NaOH)
12,5 mol
d) 200 g d’or (Au)
1,02 mol
e) 500 g de glucose (C6H12O6)
2,78 mol
Les propriétés des solutions
Manuel, pages 83 et 84
Les ions
ST
STE
SE
(manuel, pages 60 et 61)
1. a) Qu’est-ce qu’un ion ? Un ion est un atome
qui porte une charge électrique positive ou
négative.
b) Comment se forme un ion négatif ?
Un atome gagne un ou plusieurs électrons.
Reproduction autorisée © Les Éditions de la Chenelière inc.
c) Donnez les synonymes d’ion positif et
d’ion négatif. Ion positif : cation.
Ion négatif : anion.
2. Quel ion les atomes suivants auront-ils tendance à former ?
a) N N3–
b) I I–
c) Ca Ca 2+
+
2–
d) K K
e) S S
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