DST DE PHYSIQUE – CLASSE DE TROISIÈME Calculatrices non programmables autorisées – Calculatrices programmables interdites Le prêt de calculatrice est interdit Classe NOM : Note : Observations : Signature: 1 Qu’est-ce qu’un atome ? Continuez les phrases : « Toute la matière …………………………………………………………………………………….. ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………….…… » « Sa taille (en mètres) est de l’ordre de……….…………………………………………………….. » ou encore (entourez la bonne réponse) de l’ordre de : 1 mm / 1 μm / 1 nm / 0,1 nm / 0,001 nm. « Un atome est constitué par ………………………………………………………………….……… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………….…… » « L’ensemble des électrons constitue le …………………………………………….……………….. Combien existe t’il d’atomes naturels différents ? …………………………………………….……. Chaque atome est représenté par un symbole ; donnez les symboles des atomes d’hydrogène, de carbone, d’oxygène : …………………………………………….……………………………………. Chaque atome est caractérisé par Z. Z est …………………………………………………………………………………………………… Il représente ……………………………………………………………………………………...…… Donnez les caractéristiques et dessinez l’atome de chlore (Cl ; Z=17) Citez 3 règles importantes (seulement 3) que vous avez utilisées pour dessiner cet atome. 1) ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 2) ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… 3) ……………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Quel modèle de représentation avez-vous utilisé ? ………………………………………………………………………………………………………… Qu’est-ce qu’un modèle ? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Quel est le dernier modèle, daté de 1927, qui représente le mieux un atome ?Donnez son nom : ………………………………………………………………………………………………………… Dessinez-le : Expliquez : ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… ………………………………………… 2 Un atome d’hydrogène peut s’associer avec un atome de chlore. L’ensemble forme une molécule. Dessinez cette molécule (rappel – le chlore : Cl ; Z=17) : Pourquoi l’hydrogène et le chlore se sont-ils associés ? ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Une molécule est une association d’atomes ; c’est aussi …..………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… Donnez la formule brute de la molécule formée par l’hydrogène et le chlore : …………………….. Donnez la formule développée de cette molécule : …………………………………………..……… Comment appelle t’on la liaison entre l’hydrogène et le chlore ? …………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… atomique de l’atome de zinc vaut 12500 x 10-12 cm ; celui de l’atome d’aluminium vaut 3 Le rayon -10 -8 1,18 x 10 m ; celui de l’atome d'étain est de 14,1 x 10 mm. a) Exprimez le rayon atomique du zinc en mètres, en notation scientifique. b) Exprimez le rayon atomique de l’étain en mètres, en notation scientifique. c) Classez ces trois atomes du plus petit au plus grand. ………………………………………………………………………………………………………… Quelle est la longueur correspondant à dix million d'atomes de cuivre de diamètre 0,26 nm, placés côte à côte ? Vous exprimerez le résultat en mètres, en notation scientifique, puis dans une autre unité mieux adaptée… Une feuille d’aluminium a 0,015 mm d’épaisseur. Chaque atome est représenté par une sphère de 0,3 nm de diamètre. a) exprimez le diamètre de l’atome en mètres, en notation scientifique. b) exprimez l’épaisseur de la feuille en mètres, en notation scientifique. c) Combien y a-t-il d'atomes d'aluminium dans cette épaisseur en supposant qu'ils soient disposés les uns sur les autres ? Le glucose est un sucre de formule C6 H12 O6 . Donnez le nom et le nombre de chacun des atomes qui constitue cette molécule. Le glucose est-il un corps pur ? simple ? composé ? un mélange ? Justifiez. DST DE PHYSIQUE – CLASSE DE TROISIÈME CORRIGÉ 1 Qu’est-ce qu’un atome ? Continuez les phrases : « Toute la matière ,qu’elle soit solide, liquide, gazeuse, est constituée d’éléments minuscules appelés atomes.» « Sa taille (en mètres) est de l’ordre de 10-10 mètres ; ou encore (entourez la bonne réponse) de l’ordre de : 1 mm / 1 μm / 1 nm / 0,1 nm / 0,001 nm. » « Un atome est constitué par un noyau contenant des protons, charges élémentaires positives, séparés par des neutrons, de charge neutre. Autour du noyau, des électrons tournent à très grande vitesse, chacun étant porteur d’une charge élémentaire négative.» « L’ensemble des électrons constitue le nuage électronique, ou cortège électronique. » Combien existe t’il d’atomes naturels différents ? 105 Chaque atome est représenté par un symbole ; donnez les symboles des atomes d’hydrogène, de carbone, d’oxygène : hydrogène H ; carbone C ; oxygène O. Chaque atome est caractérisé par Z. Z est le numéro atomique. Il représente le nombre de protons dans le noyau, ou encore le nombre d’électrons qui gravitent autour du noyau. Donnez les caractéristiques et dessinez l’atome de chlore (Cl ; Z=17) Atome de chlore : noyau contenant 17 protons séparés par des neutrons 17 électrons gravitent autour du noyau Les électrons se répartissent en couches. La 1ére couche est saturée à 2 électrons, les couches 2 et 3 sont saturées à 8 électrons. On ne doit pas mettre d’électrons sur une couche tant que la couche de rang inférieur n’est pas saturée. Les électrons peuvent être groupés par paires. Quel modèle de représentation avez-vous utilisé ? Un modèle planétaire proche du modèle de Rutherford. Qu’est-ce qu’un modèle ? Un modèle est une représentation graphique de quelque chose, qui est fonction des connaissances ; un modèle évolue au fur et à mesure que les connaissances évoluent. Quel est le dernier modèle, daté de 1927, qui représente le mieux un atome ?Donnez son nom : Le modèle probabiliste (de Böhr) est le modèle de l’atome adopté par les physiciens. Dessinez-le : Expliquez : Chaque électron de l’atome est représenté par un nuage de points ; et chaque point de ce nuage représente la probabilité de présence de l’électron à un instant donné. 2 Un atome d’hydrogène peut s’associer avec un atome de chlore. L’ensemble forme une molécule. Dessinez cette molécule : Pourquoi l’hydrogène et le chlore se sont-ils associés ? Les atomes d’hydrogène et de chlore possède une dernière couche électronique non saturée. Ils s’associent en mettant en commun un électron de leur dernière couche, afin que celle-ci soit saturée. Une molécule est une association d’atomes ; c’est aussi la plus petite fraction d’un corps pur qui possède encore les propriétés de ce corps pur. Donnez la formule brute de la molécule formée par l’hydrogène et le chlore : H Cl Donnez la formule développée de cette molécule : H-Cl Comment appelle t’on la liaison entre l’hydrogène et le chlore ? Une liaison de covalence (mise ne commun de deux électrons). atomique de l’atome de zinc vaut 12500 x 10-12 cm ; celui de l’atome d’aluminium vaut 3 Le rayon -10 -8 1,18 x 10 m ; celui de l’atome d'étain est de 14,1 x 10 mm. a) Exprimez le rayon atomique du zinc en mètres, en notation scientifique. R = 12500 x 10-12 cm = 1,2500 x 104 x 10-12 cm = 1,2500 x 104 x 10-12 x 10-2 m = 1,25 x 10-10 m b) Exprimez le rayon atomique de l’étain en mètres, en notation scientifique. R = 14,1 x 10-8 mm = 1,41 x 101 x 10-8 mm = 1,41 x 101 x 10-8 x10-3 m = 1,41 x 10-10 m c) Classez ces trois atomes du plus petit au plus grand. aluminium (1,18 x 10-10 m) < zinc (1,25 x 10-10 m) < Étain (1,41 x 10-10 m) Quelle est la longueur correspondant à dix million d'atomes de cuivre de diamètre 0,26 nm, placés côte à côte ? Vous exprimerez le résultat en mètres, en notation scientifique, puis dans une autre unité mieux adaptée… Longueur totale = longueur d’1 atome x nombre d’atomes Longueur= 0,26 nm x 10 000 000 = 0,26 x 107 nm = 0,26 x 107 x 10-9 m = 0,26 x 10-2 m = 2,6 x 10-3 m = 2,6 mm Une feuille d’aluminium a 0,015 mm d’épaisseur. Chaque atome est représenté par une sphère de 0,3 nm de diamètre. a) exprimez le diamètre de l’atome en mètres, en notation scientifique. diamètre = 0,3 nm = 0,3 x 10-9 m = 3 x 10-10 m b) exprimez l’épaisseur de la feuille en mètres, en notation scientifique. épaisseur = 0,015 mm = 0,015 x 10-3 m = 1,5 x 10-2 x 10-3 m = 1,5 x 10-5 m c) Combien y a-t-il d'atomes d'aluminium dans cette épaisseur en supposant qu'ils soient disposés les uns sur les autres ? nombre d’atomes = épaisseur totale / épaisseur d’1 atome N = 1,5 x 10-5 m / 3 x 10-10 m = 0,5 x 105 atomes = 5 x 104 atomes (= 50 000 atomes)