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chapitre1 les éléments chimique dans l'univers

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les elements chimiques dans l'univers optimisé.notebook
October 12, 2017
Chapitre 1 : Les éléments chimiques dans
l'univers
I) La structure de l'atome
a) Activité
Questionnaire :
1) Combien d'atomes trouve‐t‐on au total dans un litre d'eau ? Exprimer d'abord ce résultat sous forme de nombre décimal puis sous forme de puissance de 10. Détailler les calculs en les expliquant.
2) Quelles sont les deux parties principales d'un atome ?
3) Quel est l'ordre de grandeur du diamètre d'un atome ? Exprimer cet ordre de grandeur sous forme de nombre décimal puis le traduire sous forme de puissance de dix.
4) Comment se répartit la masse dans un atome ?
5) a) Quel est l'ordre de grandeur d'un atome par rapport à son noyau ?
b) Analogie : considérons une cerise, parfaitement sphérique et ayant également un noyau sphérique. Le diamètre de son noyau est d'environ
0,5 cm. Si l'ordre de grandeur du noyau par rapport à la cerise était le même que dans le cas de l'atome, quel serait alors le diamètre de la
cerise ? Exprimer ce résultat en kilomètre.
6) Quel type de charges électriques est porté par le noyau ?
7) Quel type de charges électriques est porté par l'électron ?
9)
Comment est l'atome d'un point de vue électrique ?
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1) atomes d'oxygène : 30 000 000 000 000 000 000 000 000
atomes d'hydrogène : 60 000 000 000 000 000 000 000 000
total des atomes : 90 000 000 000 000 000 000 000 000
ce qui donne 9.1025 atomes au total dans un litre d'eau
2) un noyau entouré d'un cortège d'électrons
3) le diamètre d'un atome est voisin d'un centième de millionième de centimètre
1 / 100 000 000 = 0,000 000 01 cm
= 10‐8 cm
4) le noyau contient presque toute la masse de l'atome
5) le noyau est 100 000 fois plus petit que l'atome 0,5 cm x 100 000 = 50 000 cm
=500 m = 0,5 km
la cerise aurait un diamètre de 0,5 km !
6) les noyaux portent une charge électrique positive
7) l'électron porte une charge électrique négative
8) l'atome est électriquement neutre, il porte une charge totale nulle
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Des images d'atomes prises au microscope à effet Tunnel
(images récupérées sur le site http://www.almaden.ibm.com )
Surface de cuivre
Atomes de Nickel
On peut voir des rides sur toute la surface de cuivre.
(entre 2 rides, il y a une distance de 15.10-10m)
+ vidéo
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Activité n°2 : et le noyau ?
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À retenir :
Un modèle est une représentation simplifiée de la réalité construite pour
expliquer des phénomènes observables.
La masse d‛un atome est concentrée dans son noyau.
À chaque atome correspond un numéro atomique (Z), qui indique le nombre de protons et d‛électron de l‛atome.
L‛atome est électriquement neutre, il porte une charge électrique nulle, car il y a autant de charges positives
( protons ) que de charges négatives ( électrons ).
Les nucléons sont les particules composant le noyau ( protons et neutrons )
Le tableau périodique des éléments rassemble tous les atomes.
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II) Comment expliquer que les métaux conduisent le courant en
utilisant le modèle atomique ?
1) Activité :
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Objectif: Expliquer le passage du courant électrique dans les métaux.
Au microscope, on découvre qu'un métal est constitué de minuscules cristaux. Dans
chaque cristal,les atomes de métal sont rangés de façon régulière. La plupart des
électrons d'un atome de métal sont solidement rattachés au noyau, mais certains de ces
électrons, appelés électrons libres, peuvent se déplacer avec facilité d'un atome à l'autre.
Globalement, le métal reste électriquement neutre, car les électrons libres ne quittent pas
le métal.
A l'aide de l'animation, complétez le document suivant :
a) L'interrupteur étant ouvert, complète le texte suivant:
Les sphères oranges représentent les ................................. et les points bleus représentent
les .....................
lorsque le conducteur métallique n'est soumis à aucune tension électrique, le mouvement des électrons
libres est .......................…
b) L'interrupteur étant fermé, on applique une tension de 12V entre les bornes du conducteur
métallique, que pouvons­nous observer ?
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2­Le circuit électrique peut être schématisé de la façon ci­contre:
b) Représente par des flèches bleues le sens de déplacement des
électrons libres et par des flèches rouges le sens conventionnel du
courant.
c) Compare le sens conventionnel du courant au sens de
déplacement des électrons libres:
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2) A retenir :
Le courant électrique est dû au mouvement d‛ensemble des
électrons libres du métal sous l‛effet du générateur. Les
électrons
se déplacent donc dans le sens opposé au sens conventionnel du
courant.
Ils se déplacent de la borne
-Vers la borne +
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Exercice
Lorsqu'on appuie sur l'interrupteur d'une lampe, les électrons se
déplacent à la vitesse moyenne de 0,4 mm/s. On rappelle la formule
v=d/t.
1) Quelle type d'électrons se déplace dans les fils ?
2) Quelle est la durée pour qu'un de ces électrons parcourt un fil de 50
cm de long ?
3) Calcule en m/h la vitesse de déplacement de ces électrons.
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III) Utiliser le modèle atomique pour
expliquer la conduction dans les liquides
a) Expérience :
Mission 1 : Schématiser l'expérience et indiquer les résultats à
l'aide d'un tableau
Mission 2 : Trouver le problème scientifique posé par cette
expérience
Mission 3 : Proposer votre hypothèse
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b) Les ions :
A retenir
Un ion positif ( cation ) est un atome ou groupe d'atome qui a
perdu un ou plusieurs électrons exemple :
Un ion négatif ( anion ) est un atome ou groupe d'atome qui a
gagner un ou plusieurs électrons exemple :
Une solution aqueuse est conductrice si elle contient des ions
libres de se déplacer au milieu des molécules d‛eau.
Les solutions qui contiennent des ions sont conductrices
d'électricité contrairement aux solutions qui ne contiennent que
des molécules.
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Exercice 1 :
Une femme sur 4 et un homme sur 6 souffrent d'une carence en magnésium. Ce minéral est pourtant indispensable au bon fonctionnement de
l'organisme pour lutter contre le stress et la fatigue pour le bon fonctionnement des muscles...
Le magnésium est un oligo-élément qui existe dans le corps humain sous forme d'ions magnésium de formule chimique Mg2+ . Cet ion possède 12 charges
positives dans son noyau.
1) Combien de charges positives contient le noyau de l'atome de magnésium ?
2) Combien d'électrons l'atome de magnésium possède-t-il ?
3) Quel est le nombre d'électrons de l'ion magnésium ?
4) L'ion magnésium est-il un ion négatif (anion) ou un ion positif (cation) ?
Exercice 2 :
La présence dans la salive de faibles concentrations en ions fluorures va ralentir le processus de
déminéralisation et favoriser la reminéralisation de l'émail. C'est la raison pour laquelle l'ion fluorure est un
composant des pâtes à dentifrices. Les ions fluorures vont se fixer sur l'émail des dents lors du brossage :
l'émail devient plus résistant à l'acide produit par les bactéries de la plaque dentaire après un repas. L'atome de
fluor de symbole F possède 9 charges positives dans son noyau.
1) Combien d'électrons l'atome de fluor F possède-t-il ?
2) Quel est le nombre de charges positives portées par le noyau de l'ion fluorure ?
3) Sachant que l'atome de fluor de symbole F a gagné un électron pour devenir l'ion fluorure, quelle est la
formule de l'ion fluorure?
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