Chapitre 1 EXERCICES

Thèmes Santé et Univers- Sous-thème Atomes, éléments, molécules
Chapitre 1 - Exercices
Chapitre 1
EXERCICES
Exercice 1 : puissances de 10.
En utilisant la notation scientifique, exprimer en mètre les longueurs suivantes :
a. Deux cents millions de kilomètres
b. 0,75 nm
c. 350 dix millionièmes de mètre
d. 2,5 m
Exercice 2 : De l'infiniment petit à l'infiniment grand.
a. Associer chaque objet à la dimension qui lui correspond (les relier par un trait)
Rayon d’une balle de tennis ●
● 150 millions de km
Rayon de la Terre
●
● 10 cm
Altitude du Mont Blanc
●
● 2 nm
Distance Terre Soleil
●
● 6400 km
Dimension d’une molécule ●
● 4807m
b. Écrire la dimension d'une molécule en mètre.
Exercice 3 : Pellicule d'or.
Un bijou est recouvert d’une pellicule d’or de 3,0 µm d’épaisseur, formée de 10
milliers de couches d’atomes de ce métal. En déduire le rayon approximatif d’un
atome d’or.
Exercice 4 : Des atomes de potassium.
Les atomes de potassium ont tous pour numéro atomique Z = 19.
a. Quelles informations peut-on déduire de la valeur de Z ?
b. Un atome est tel que Z = 19 et N = 20. Un autre a la même valeur de Z mais N = 21
(ce sont les atomes de potassium radioactifs contenus dans les os !). Que peut-on dire des
deux atomes correspondants (voir modèle) ?
c. Pour chacun d’eux, déterminer la valeur de A et le nombre d’électrons gravitant
autour du noyau.
d. Écrire le symbole du noyau de ces deux atomes.
Exercice 5 : Composition d'atomes.
Pour chaque colonne du tableau, déterminer la composition en protons, neutrons et électrons des atomes
suivants.
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Chapitre 1 - Exercices
Exercice 6 : composition d'entités microscopiques
Compléter le tableau suivant
Symbole de l’atome
B
ou ion
Mg2+
Symbole du noyau
25
12
Mg
Charge
35
17
Cl
-e
Nombre de protons
+3e
14
Nombre de neutrons
6
14
30
Nombre d’électrons
5
14
23
Élément chimique
Exercice 7 : l'élément aluminium
L'aluminium est le métal le plus abondant de l'écorce terrestre et le troisième
élément le plus abondant après l'oxygène et le silicium ; il représente en
moyenne 8 % de la masse des matériaux de la surface solide de notre planète.
L'aluminium est un produit industriel important, sous forme pure ou alliée,
notamment dans l'aéronautique, les transports et la construction.
1) Le symbole d’un noyau d’atome d’aluminium est 27
13 Al .
a) Déterminer la composition d’un tel noyau.
b) Indiquer, en justifiant à l'aide d'un argument de votre choix, la composition d'un
atome d'aluminium 27.
2) L’aluminium métallique Al est formé d’atomes d’aluminium.
a) Sachant qu’une feuille de papier aluminium alimentaire de 3,0g contient environ
6,5.1022 atomes d’aluminium, calculer la masse d’un atome.
b) Exprimer puis calculer la valeur de la masse d'un noyau d'aluminium. Données :
masse d'un nucléon : mn=1,7x10-27 kg
c) Sans calcul, déduire de la question précédente la masse approximative d'un atome
d'aluminium (vérifier la cohérence avec la question 2-a)).
d) Sans calcul mais en justifiant, indiquer si la masse de l'isotope 26 de l'aluminium est
plus grande, plus petite ou identique à celle de l'isotope 27.
3) La formule de l'ion monoatomique que produit facilement l'atome d'aluminium est
Al3+. Indiquer sa composition.
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Exercice 8 : Du magnésium dans le chocolat…
Le chocolat est connu pour contenir de bonnes quantités de
magnésium. Mais de quel magnésium s'agit-il ?
1) Un atome de magnésium Mg est caractérisé par son
numéro atomique Z = 12 et son nombre de masse A = 26.
Donner la composition de cet atome et calculer sa masse
approximative (les données sont à prendre dans le modèle).
2) Que peut-on dire des atomes caractérisés par (Z = 12, A = 24) et (Z = 12, A = 25) ?
3) Quelle est la structure électronique d’un atome de magnésium ?
4) Dans le chocolat, l’élément chimique magnésium est sous forme d’ions Mg 2+ et non
de métal Mg. Quelle est la structure électronique de cet ion ?
5) Donner la composition du noyau de cet ion en considérant A = 24 et A = 26.
6) En utilisant la proportion naturelle des isotopes
donnée ci-contre, calculer le nombre de chaque
isotope d’ions Mg2+ que vous consommez lorsque
vous mangez un carré de chocolat, sachant qu’un
carré en contient 3,0x1020.
Exercice 8 : Du magnésium dans le chocolat…
Le chocolat est connu pour contenir de bonnes quantités de
magnésium. Mais de quel magnésium s'agit-il ?
1) Un atome de magnésium Mg est caractérisé par son
numéro atomique Z = 12 et son nombre de masse A = 26.
Donner la composition de cet atome et calculer sa masse
approximative (les données sont à prendre dans le modèle).
2) Que peut-on dire des atomes caractérisés par (Z = 12, A = 24) et (Z = 12, A = 25) ?
3) Quelle est la structure électronique d’un atome de magnésium ?
4) Dans le chocolat, l’élément chimique magnésium est sous forme d’ions Mg 2+ et non
de métal Mg. Quelle est la structure électronique de cet ion ?
5) Donner la composition du noyau de cet ion en considérant A = 24 et A = 26.
6) En utilisant la proportion naturelle des isotopes
donnée ci-contre, calculer le nombre de chaque
isotope d’ions Mg2+ que vous consommez lorsque
vous mangez un carré de chocolat, sachant qu’un
carré en contient 3,0x1020.
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Exercice 9 : Datation au carbone 14
Le carbone possède un isotope, appelé carbone 14, qui s’incorpore naturellement aux
organismes biologiques (plante, animaux) tant qu’ils sont en vie. Après la mort de
l’organisme, cet isotope disparaît lentement avec une vitesse précisément connue. La
mesure de la quantité restante de cet isotope permet de dater la mort du système
biologique. Quand il s’agit du bois avec lequel les hommes des cavernes ont fait du
charbon de bois utilisé pour les peintures rupestres, alors la datation de celles-ci devient
possible.
a. Rappeler la définition d’un isotope.
b. Le numéro atomique du carbone est 6. Donner le symbole du noyau de carbone 14.
c. Quelle est la structure électronique du carbone 14 ?
d. Calculer la masse d’un atome de carbone 14.
e. Le carbone 14 n’est présent qu’à l’état de traces. L’élément chimique carbone est
constitué de 99 % de carbone 12, et 1 % de carbone 13.
Calculer la masse moyenne d’un
atome de carbone.
f. La courbe du pourcentage de
carbone 14 restant dans un
organisme, en fonction du temps
écoulé depuis sa mort, est donnée
par la figure ci-contre. Quel âge
aurait une peinture pour laquelle la
moitié des isotopes ont disparu ? Et
pour laquelle 90 % ont disparu ?
g. Pourquoi la datation par cette
méthode de la grotte Chauvet,
vieille de 31000 ans, est-elle
approximative ?
Exercice 8 : Introduction à la classification.
Donner la structure électronique des 18 atomes correspondant aux 18 premiers
éléments de la classification périodique actuelle, sur le modèle de l'élément
hydrogène. Les éléments sont classés de gauche à droite et de bas en haut par
Z croissant.
H
He
Z=1
(K)1
Li
Be
B
C
N
O
F
Ne
Na
Mg
Al
Si
P
S
Cl
Ar