TP DE CHIMIE C6 LES ELEMENTS CHIMIQUES DANS L`UNIVERS
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TP DE CHIMIE C6 LES ELEMENTS CHIMIQUES DANS L’UNIVERS I- PRÉSENTATION 1) Introduction Pour analyser des données numériques, on a souvent recours à des représentations graphiques comme les histogrammes ou les diagrammes circulaires qui présentent chacun une utilité particulière. Au cours de cette séance, nous allons utiliser ces outils pour étudier l’abondance des éléments chimiques dans l’univers, le corps humain ou encore la croûte terrestre. 2) Consignes Votre compte rendu de TP sera constitué de deux parties : une feuille sur laquelle vous rédigerez les questions et une feuille de calcul Excel sur laquelle vous réaliserez les graphiques demandés. La feuille de calcul sera enregistrée dans votre dossier. N’oubliez pas de sauvegarder régulièrement cette feuille de calcul au cours du TP. Dans travail, ouvrez la feuille de calcul Excel appelée TPC5. Enregistrez-la, à votre nom et dans votre dossier. II- ETUDE DE L’ABONDANCE RELATIVE DES ELEMENTS CHIMIQUES Le diagramme circulaire permet de représenter de façon très pratique des données fournies en pourcentage. 1) Les éléments chimiques dans l’univers : diagramme circulaire n°1 A l’aide d’un diagramme circulaire, nous souhaitons représenter l’abondance relative (pourcentage) des éléments chimiques dans l’univers. Pour cela, vous allez suivre la méthode suivante : - Avec la souris, sélectionnez dans le tableau les données correspondants au diagramme souhaité (voir ci-contre). - Cliquez sur l’icône « assistant graphique » Etape 1 sur 4 : Sélectionnez « secteurs éclatés avec effet 3D ». Cliquez sur suivant. Etape 2 sur 4 : Cliquez sur suivant. Etape 3 sur 4 : Mettez un titre « les éléments chimiques dans l’univers », placez la légende en bas, ne placez aucune étiquette de données. Cliquez sur suivant. Etape 4 sur 4 : Choisissez « en tant qu’objet ». Cliquez sur terminer. - - Placer le diagramme sur l’emplacement qui lui est destiné. En quelques lignes, commentez ce diagramme (vous noterez ce qui vous semble important et non pas tout ce que vous y lisez !!) 2) Les éléments chimiques dans le corps humain : diagramme circulaire n°2 : Faites la même chose que précédemment . 3) Les éléments chimiques dans la croûte terrestre : diagramme circulaire n°3 : Faites la même chose que précédemment. III- COMPARAISON DE L’ABONDANCE DES ELEMENTS CHIMIQUES Le diagramme en histogramme permet de comparer des données. 1) Les éléments chimiques dans l’univers et le soleil : histogramme n°1 A l’aide d’un diagramme en histogramme, nous souhaitons comparer l’abondance relative des éléments chimiques dans l’univers et dans soleil. Pour cela, vous allez suivre la méthode suivante : - Avec la souris, sélectionnez dans le tableau les données correspondants au diagramme souhaité. - Cliquez sur l’icône « assistant graphique » Etape 1 sur 4 : Sélectionnez « histogramme groupé avec effet 3D ». Cliquez sur suivant. Etape 2 sur 4 : Cliquez sur suivant. Etape 3 sur 4 : Mettez en titre « abondance des éléments chimiques», en axe des abscisses « élément chimique », en axe des ordonnées « pourcentage », placez la légende en bas, ne placez aucune étiquette de données. Cliquez sur suivant. Etape 4 sur 4 : Choisissez « en tant qu’objet ». Cliquez sur terminer. - - Placer le diagramme sur l’emplacement qui lui est destiné. En quelques lignes, commentez ce diagramme. 2) Les éléments chimiques dans le corps humain et les végétaux : histogramme n°2 : Faites la même chose que précédemment. 3) Les éléments chimiques dans la croûte et le globe terrestre : histogramme n°3 : Faites la même chose que précédemment. IV- POURCENTAGES EN MASSE ET EN ATOMES a- En vous aidant de la proportion en masse des éléments contenus dans le globe terrestre, calculer la masse de fer m et la masse d’oxygène m’ contenues dans 100 g de terre. b- On donne la masse d’un atome de fer mFe=9,30.10-23g et la masse d’un atome d’oxygène mO=2,66.10-23g. En construisant un tableau de proportionnalité et à l’aide de la question adéduisez le nombre nFe d’atomes de fer et le nombre nO d’atomes d’oxygène dans 100g de terre. c- Calculer le rapport nO/ nFe et conclure. V- ETUDE DOCUMENTAIRE Un simple crayon à papier, fait de corps composés de carbone et de quelques métaux, résume la composition chimique de l’Univers. A part l’hydrogène et l’hélium, qui sont suffisamment légers pour échapper facilement à l’attraction d’une petite planète comme la Terre, les éléments terrestres sont ceux de l’Univers. Ils ont été synthétisés dans les étoiles et dispersés à travers les galaxies. Synthèse cosmique La matière qui compose l’Univers est née dans la tourmente : l’hydrogène et l’hélium ont été formés dans la fournaise du big-bang, il y a 15 milliards d’années. Les atomes plus complexes, comme le carbone, l’oxygène, le calcium et le fer, dont nous sommes faits, sont nés de réactions nucléaires au sein des étoiles. Les éléments plus lourds, comme l’uranium, proviennent de l’explosion des étoiles. Des éléments aux composés chimiques Les atomes formés dans les étoiles ont ensuite été dispersés dans le milieu interstellaire par de violentes explosions. La gravité les a regroupés en de nouvelles étoiles et en planètes. Puis, les atomes se sont liés entre eux, sous l’action de forces électromagnétiques, pour former des molécules. L’encre de cette page, l’air que nous respirons, nos os et notre sang nous ont été légués par les premières générations d’étoiles. Dans les galaxies spirales (ainsi nommées à cause de leur forme) comme la voie lactée, le gaz interstellaire est surtout situé dans les bras. Les nuages de poussière protègent les atomes d’hydrogène des rayonnements UV et leur permettent de se combiner en molécules diatomiques (H2). C’est dans les bras de ces galaxies que se forment d’autres molécules : l’eau (H2O), monoxyde de carbone (CO), ammoniac (NH3)… La diversité chimique est surprenante : on a découvert plus de 100 sortes de molécules dans les nuages interstellaires. Ainsi, le plus simple des acides aminés, la glycine, qui est une molécule associée à la vie, a été découvert dans un nuage proche du centre de notre galaxie. « On m’a dit : tu n’es que cendres et poussières. On a oublié de me dire qu’il s’agissait de poussières d’étoiles ». D’après un article de R.Kirshner, Pour la sciences, N°206, Octobre 1994. a- Définir les mots suivants : Big bang, réaction nucléaire, galaxie, voie lactée, gaz interstellaire. b- Quels sont les 4 éléments les plus abondants dans l’Univers, le soleil, le globe terrestre, le corps humain, la matière végétale. Où et comment ont été synthétisés ces éléments ? c- Les 2 éléments les plus abondants de l’Univers ne sont pas ceux que l’on retrouve sur la Terre dans les proportions comparables. Pourquoi ? d- Dans les bras des galaxies se forment des molécules. Citer les molécules formées et les éléments qui composent chacune d’elles.
