L`UNIVERS

L'UNIVERS
Chapitre III: Étude de la lumière
I- Lumière et radiations
Une lumière monochromatique ne peut être décomposée
par un prisme: son spectre est constitué d'une seule raie
colorée.
La lumière est constituée que d'une seule radiation.
Exemple : un laser.
Une lumière polychromatique peut être décomposée par
un prisme: son spectre est constitué d'un ensemble de
raies colorées.
La lumière est constituée que de plusieurs radiations.
Exemple : La lumière blanche.
on caractérise une radiation lumineuse monochromatique
par un nombre appelé longueur d'onde (dans le vide ou
dans l'air).
La lumière visible a des longueurs d'ondes comprises
entre
400 nm et 800 nm.
En dessous de 400 nm c'est le domaine de l'ultra-violet
(U.V.)
Au dessus de 800 nm c'est le domaine de l'infra-rouge (I.R.)
II- Phénomène de réfraction
La réfraction est le changement de direction que
subit un rayon lumineux lorsqu'il traverse la surface
séparant deux milieux transparents différents.
1ère loi de la réfraction :le rayon réfracté (ainsi que
le rayon incident et la normale) est dans le plan
d'incidence.
2ème loi de la réfraction :
n1 sin i1 = n2 sin i2
n1 : indice de réfraction du milieu 1
n2 : indice de réfraction du milieu 2
n = c / v
c : vitesse de propagation de la radiation dans le
vide = 3.10^8 m/s
v : vitesse de propagation de la radiation dans le
milieu ( m/s )
III- Dispersion de la lumière
blanche par un prisme
L'indice de réfraction d'un milieu transparent
(autre que le vide et l'air) dépend de la
longueur d'onde dans le vide de la radiation
qui s'y propage.
On dit alors que le prisme est un système
dispersif : il disperse la lumière blanche car
son indice de réfraction dépend de
Chapitre II: Les étoiles
I- Influence de la
température sur le
rayonnement d'un
corps
La température
modifie un spectre
continu: lorsqu’elle
s’élève, le spectre
continu s’enrichit en
radiations bleus
II- Les spectres d'émission
On appelle spectre d’émission ,
le spectre de la lumière
directement émise par une
source.
Tout corps porté à une
température suffisante émet de
la lumière. Le spectre de cette
lumière est un spectre
d’émission continu ou de
raies.
Un spectre de raies d’émission
est émis directement par une
source, il est caractéristique
d’un élément chimique : c’est la
«signature » de cet élément.
III- Les spectres d'absorption
Le spectre d’absorption d’une substance
est obtenu en analysant la lumière
blanche qui a traversé cette substance.
Un spectre de raies d’absorption est
constitué de raies noires sur un fond
continu coloré
Ces raies noires correspondent à des
radiations manquantes absorbées.
Pour un même élément chimique, les
raies colorées d’émission et les raies
noires d’absorption ont les mêmes
longueurs d’ondes: un atome ou un ion
en phase gazeuse ne peut absorber que
les radiations qu’il serait capable
d’émettre
IV- Application à
l'astrophysique et aux étoiles
La lumière émise par le cœur
d'une étoile traverse les gaz à
faible pression contenus dans
l'atmosphère qui l'entoure. Les
entités chimiques constituant
ces gaz absorbent certaines
radiations faisant ainsi
apparaître des raies noires sur le
fond continu. L'analyse de ces
raies permet de connaître la
composition chimique (atome,
ion) de son atmosphère.
Chapitre I: Première
présentation de
l'univers
I- Les puissances de dix
L’astrophysicien pour décrire la distance
entre le Soleil et Uranus n’écrit pas
3 OOO OOO OOO OOO m mais 3 fois
10^(12) m soit 3x10^(12)m.
De même le chimiste note la taille de
l’atome 10^(-10)m.
Les puissances de dix permettent une
écriture plus facile, c’est ce que l’on
appelle l’écriture scientifique .
II- Le vide et la matière
Un atome a un diamètre d’environ 10^(-10)m alors que le
noyau n’a un diamètre que de 10^(-5)m.
Entre le noyau et les électrons il n’y a rien, l’atome est donc
constitué principalement de vide.
Pour caractériser cet espace vide situé entre le noyau et les
électrons, les physiciens ont l’habitude de dire que l’atome a
une structure lacunaire.
Il en est de même au niveau cosmique.
III- La lumière dans l'univers
La vitesse de la lumière dans le vide, notée c, est
égale à 3,00.10^(8 )m/s
Une année de lumière (a.l) est la distance
parcourue par la lumière, dans le vide, pendant une
année
Ordre de grandeur : 1 a.l 10^(13) km
1 a.l. = c * t

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Chapitre IV: Les éléments
chimiques dans l'univers
I- Composition d'un élément chimique
1- Description de l'atome
X : symbole associé à la nature de
l'atome
A : nombre de nucléons (neutrons +
protons) = nombre de masse
Z : nombre de protons = numéro
atomique
N : nombre de neutrons = A - Z
le nombre d'électron est égal au
nombre de protons soit à Z, dans le
cas d'un atome (non valable dans le
cas d'un ion)
matome = mnoyau = A x mproton
2- Cortège électronique
Les électrons sont liés au noyau grâce à
l'attraction entre leurs charges négatives et la
charge positive du noyau, mais ils ne sont pas
tous liés de la même façon.
Ils sont répartis sur des couches
électroniques. Chaque couche est représentée
par une lettre : K, L, M…
Les électrons qui se trouvent sur la couche K
sont les plus proches du noyau et les plus liés
à lui.
La dernière couche qui contient des électrons
est appelée la couche externe (et donc les
autres sont les couches internes)
Règle 1 :une couche électronique ne peut
contenir qu’un nombre limité d’électrons :
2 électrons au maximum dans la couche K
8 électrons au maximum dans la couche L
18 électrons au maximum dans la couche M
Règle 2 :les électrons de l’atome remplissent
progressivement les couches électroniques. Pour
passer d’une couche à la suivante, il faut
que la précédente soit déjà complètement
remplie d’électrons : elle doit être saturée. On
place d’abord les électrons dans la couche K, une
fois saturée (remplie de 2 électrons) on remplit la
couche L puis lorsqu'elle est saturée (remplie de 8
électrons) on remplit la couche M…
3- Les éléments chimiques
Des atomes ou des ions
monoatomiques qui ont même
nombre de protons sont constitués
dumême élément chimique.
Un ion monoatomique : est un atome
dont la couche externe a perdu ou
gagné un ou plusieurs électrons.
Ex : Li+, Cl-, Na+, Mg2+ … Cependant,
il est électriquement chargé donc son
nombre d'électrons n'est pas égal à
son nombre de protons :
S'il a plus d'électrons que de protons,
l'ion monoatomique est chargé
négativement : c'est un anion (Cl-)
S'il a moins d'électrons que de
protons, l'ion monoatomique est
chargé positivement : c'est un cation
(Na+)
Des atomes (ou des ions) sont dits
isotopes si leurs noyaux ont le même
nombre de protons mais des
nombres de neutrons différents.
Lors d'une transformation chimique,
tous les éléments présents avant la
transformation sont nécessairement
présents après et réciproquement.
On dit qu'il y a conservation des
éléments chimiques lors de
transformations chimiques.
II- Différents éléments chimiques
Certains éléments restent à l’état d’atomes :
c’est le cas de l’hélium, du néon …
Ils constituent une catégorie particulière
d’éléments : LES GAZ NOBLES . On dit qu’ils
sont chimiquement inertes ou chimiquement
stables
La grande stabilité des gaz nobles est liée au nombre
d’électrons qu’ils possèdent sur la couche externe :
Soit 2électrons, ou un duet d’électrons pour
l’atome d’hélium
Soit 8électrons, ou un octet d’électrons pour les
autres
Règle du duet :
Au cours de leurs transformations
chimiques, les atomes dont Z est inférieur
ou égal à 4 évoluent de manière à avoir 2
électrons (ou un duet) sur leur couche
externe. Soit (K)2
Règle de l’octet :
Au cours de leurs transformations
chimiques, les atomes dont Z est supérieur
ou égal à 5 évoluent de manière à avoir 8
électrons (ou un octet) sur leur couche
externe. Soit (K)2(L)8 ou (K)2(L)8 (M)8
III- Classification périodique des éléments chimiques
Mendeleïev (1834-1907) eut l'idée de classer
les éléments, connus à son époque, en
colonnes et en lignes par ordre de masses
molaires atomiques croissantes, de telle
manière que les éléments figurant dans une
même colonne présentent des propriétés
chimiques semblables.
Cette classification comporte 7 lignes (ou
périodes) et 18 colonnes.
Les éléments sont rangés dans chaque ligne
par ordre croissant du numéro atomique Z .
Dans une même ligne (ou période), les atomes des
éléments ont le même nombre de couches
électroniques occupées . Première ligne: couche K,
deuxième ligne: couche L, troisième ligne: couche M.
Une ligne correspond au remplissage d'une couche
électronique, les couches inférieures étant saturées.
Dans une même colonne, les atomes des éléments
ont le même nombre d'électrons dans la couche
externe. Les atomes des éléments de la colonne (1)
ont 1 électron sur la couche externe , ceux de la
colonne (2) en ont 2 sur la couche externe etc...