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THEME 1. LA SANTE
2 LES ELEMENTS CHIMIQUES.
1°) ABONDANCE RELATIVE DES ELEMENTS ....... DANS L’UNIVERS
Hydrogène
Hélium
Oxygène
Néon
Azote
Carbone
Autres
A l’aide du tableau 1 fournissant la répartition des éléments dans l’Univers, on a établi l’histogramme 1 des éléments dans l’Univers.
1°) Commenter cet histogramme. Quel est l’élément chimique le plus abondant dans l’univers ?
A partir de Freetab, relever dans un tableau, lorsqu’elles sont connues, les caractéristiques de
l’élément chimique le plus abondant.
2°) Etablir l’équation de la réaction chimique qui a abouti à donner le nom hydrogène à l’élément
chimique hydrogène. Voyez-vous une application de cette réaction chimique ?
75%
23%
0,6%
0,3%
0,2%
0,1%
0,8%
tableau 1
2°) ABONDANCE RELATIVE DES ELEMENTS ....... DANS LE SOLEIL.
On donne dans le tableau n°2, les abondances des éléments chimiques du Soleil, il y a 4,6 milliards d’années et aujourd’hui. On a
alors tracé l’histogramme 2.
Il y a 4,6
3°) Comparer la composition du Soleil il y a 4,6 milliards d’années, avec celle de
milliards Aujourd’hui
tableau 2
l’Univers. Conclure.
4°) Comparer et commenter les deux diagrammes traduisant l’évolution de la
composition du Soleil. Quelle transformation s’est produite ?
5°) Cette transformation dégage de l’énergie. Comment se traduit-elle pour les
habitants de la Terre ?
d’années
70%
28%
2%
Hydrogène
Hélium
Autres
36%
62%
2%
6°) La transformation au sein du Soleil peut-elle continuer “éternellement” ? Qu’arrivera-t-il à terme ?
7°) A partir de Freetab, relever dans un tableau, lorsqu’elles sont connues, les caractéristiques de l’élément chimique le plus abondant
aujourd’hui.
3°) ABONDANCE RELATIVE DES ELEMENTS ....... DANS LE GLOBE TERRESTRE.
Dans le globe terrestre (la Terre dans son ensemble), l’élément chimique le plus abondant est le fer (35%) suivi de l’oxygène (30%).
Il s’agit bien évidemment d’une estimation.
8°) Où se situe la plus grande quantité de fer dans le globe terrestre. Quel est son rôle ?
9°) A partir de Freetab, relever dans un tableau, lorsqu’elles sont connues, les caractéristiques de l’élément chimique le plus abondant.
4°) ABONDANCE RELATIVE DES ELEMENTS ....... DANS LA CROUTE TERRESTRE.
On donne dans le tableau 3 les abondances des éléments chimiques dans la croute terrestre. On a
établi la représentation 3.
tableau 3
Oxygène
Silicium
Aluminium
Fer
Calcium
Sodium
Potassium
Magnésium
Hydrogène
Autres
10°) Commenter la répartition des abondances des éléments chimiques dans la croute terrestre, par
rapport à la répartition des abondances des éléments chimiques dans le globe terrestre. Le fer est-il
toujours aussi abondant en surface terrestre ?
11°) Quel est l’élément le plus abondant dans la croûte terrestre ? Sous quelles formes cet élément
est-il présent dans la croûte terrestre ?
12°) A partir de Freetab, relever dans un tableau, lorsqu’elles sont connues, les caractéristiques de
l’élément chimique le plus abondant.
13°) Quel est le second élément en % massique présent dans la croûte terrestre ? Sous quelles
formes cet élément est-il présent dans la croûte terrestre ?
49,5%
26%
7,5%
4,7%
3,4%
2,5%
2,4%
2,0%
1,0%
1,0%
5°) ABONDANCE RELATIVE DES ELEMENTS ....... DANS L’ETRE HUMAIN.
On donne dans le tableau 4 les abondances des éléments chimiques du corps humain.
14°) D’où proviennent les éléments chimiques présents dans notre corps ? Donner des exemples.
6°) POUR CONCLURE.
Mire le texte ci-contre d’Hubert Reeves.
15°) Commenter l’affirmation suivante: “Nous sommes tous fils et filles d’une étoile..”. Quel est
l’âge de nos atomes ?
Lycée Michel de Montaigne - M. Brasseur - Année 2010 - 2011
tableau 4
Hydrogène
Oxygène
Carbone
Azote
Calcium
Phosphore
63,1%
24,4%
10,4%
1,3%
0,5%
0,25%
Histogramme 1. Abondance des éléments chimiques dans
l’univers
80
Histogramme 2. Abondance des éléments chimiques dans le soleil
Il y a 4,6 milliards
d’années
70
70
60
Aujourd’hui
60
50
50
40
40
30
30
20
20
10
10
0
0
Hydrogène
Helium
Oxygène
Néon
Azote
Hydrogène
Hélium
Répartition 3. Abondance des éléments chimiques dans la croute
terrestre
Autre
Oxygene
Silicium
Solicium
Aluminium
Fer
Calcium
Calium
Sodium
Potassium
Magnésium
Hydrogène
Autres
Abondance des éléments chimiques dans le corps humain
70
60
50
40
30
20
10
0
Hydrogène
Oxygène
Carbone
Azote
Calcium
Phosphore
Abondanc e
Isotopes
Z
A
Repr ése ntatio n
Abondanc e
Isotopes
Z
A
Ions
mo no ato mique s
Po sitio n
dans le
tabl e au
Ligne n°
Ions
mo no ato mique s
Po sitio n
dans le
tabl e au
C o lo n n e
n°
Etat
Ph ysiq ue
Etat
Ph ysiq ue
Toxicité
Toxicité
So ur c e s
So ur c e s
Applications
Applications
Abondanc e
Isotopes
Z
A
Repr ése ntatio n
Abondanc e
Ligne n°
C o lo n n e
n°
Isotopes
Z
A
Ions
mo no ato mique s
Po sitio n
dans le
tabl e au
Ligne n°
C o lo n n e
n°
Repr ése ntatio n
Repr ése ntatio n
Ions
mo no ato mique s
Po sitio n
dans le
tabl e au
Etat
Ph ysiq ue
Etat
Ph ysiq ue
Toxicité
Toxicité
So ur c e s
So ur c e s
Applications
Applications
Ligne n°
C o lo n n e
n°
LA GESTATION DE L’UNIVERS
Nous connaissons à l’heure actuelle plus de 110 éléments chimiques différents. La plupart d’entre eux sont stables et existent à
l’état naturel. Les éléments de numéro atomique supérieur à 92 ont été préparés de façon artificielle, dans des laboratoires de
physique nucléaire.
Comment les atomes, puis les molécules... se sont-ils formés dans les premières secondes, les premières minutes, les premiers
millions d’années où notre Univers a pris naissance ?
LES NOYAUX EMERGENT DE
L’OCEAN DE CHALEUR.
Tout aurait commencé par une gigantesque
explosion, environ quinze milliards d’années
plus tôt. Un grand boum, selon la théorie du
“Big Bang”. Cependant, la naissance de
l’univers, l’instant zéro, reste un mystère.
Les grains de poussière, qu’on y trouve aussi,
sont constitués de glace H2O, de graphite C et de
silicates comme ceux qui constituent la croûte
L’état précédent s’étend sur 1 million d’années, et le manteau du globe terrestre
durée nécessaire au refroidissement de
La densité de certains nuages est suffisante pour
l’Univers de 1 milliard de degrés à quelques
qu’ils s’éffondrent sur eux-mêmes, donnant
milliers de degrés. Il est maintenant possible
ainsi naissance à de nouveaux objets.
que des associations stables se créent. Des
Si leur masse est suffisante, ces objets
atomes apparaissent: atomes d’hydrogène
deviennent des étoiles, comme le Soleil. Si la
quand un proton capte un électron; atomes
masse est trop faible, les réactions nucléaires ne
d’hélium quand un noyau d’hélium 4 s’entoure
“s’allument pas”, c’est ce qui s’est passé pour
de deux électrons.
les neuf planètes du Système Solaire:
Et désormais, deux atomes d’hydrogène
Les planètes extérieures, Jupiter, Saturne....
peuvent se lier pour engendrer une molécule de
ont des masses importantes et leurs
dihydrogène: les premières molécules
températures sont très faibles, en raison de
apparaissent.
leur éloignement du Soleil. L’hydrogène et
LA NAISSANCE DU CARBONE
l’hélium en sont restés les principaux
éléments.
ET DES ATOMES.
ATOMES ET MOLECULES
APPARAISSENT A LEUR TOUR
Les planètes les plus proches du Soleil ont
Puis les étoiles se forment, et dans leur coeur
des compositions voisines. A cause des
où la température a “furieusement” monté (cent
températures élevées elles ont subi un
millions de degrés), un édifice stable peut se
Mais quelques fractions de seconde après 10-41 former par “fusion” de 3 noyaux d’hélium: un
dégazage important qui a chassé vers
s, le nouveau né est chétif, moins gros que ça “ noyau de carbone.
l’espace la plus grande partie des éléments
”, mais a un sacré appétit d’explosion !
légers: hydrogène et hélium.
Quelques peu fiévreux aussi, des milliards de
La Terre a une structure en “pelure d’oignon”.
milliards de milliards... de degrés. Enfin une
Elle comporte un noyau entouré par le manteau
énergie considérable, déjà mise à profit pour
sur lequel repose la croûte terrestre. La croûte
fabriquer des particules.
terrestre désigne une épaisseur d’une trentaine
Un millionème de seconde après, sa croissance
de kilomètres comprenant l’atmosphère,
se porte bien: sa taille atteint 2 à 3 annéesl’hydrosphère (les océans) et les premières
lumière (la grosseur de notre système solaire) et
couches du globe terrestre.
la fièvre baisse: 10 000 milliards de degrés.
TOUT A UNE FIN....
A la première seconde après le Big Bang,
l’Univers est une “grande purée” composée de
cinq particules élémentaires: protons, neutrons,
électrons, photons, neutrinos. La température
(“plus” que 10 milliards de degrés) et
l’agitation dans cette “purée” sont si grands
qu’aucune association durable de particules ne
peut se créer.
Plus que cinq milliards d’années et la Terre
retournera probablement à l’état de poussière et
de gaz. Notre Soleil sera alors à la fin de son
Deux noyaux de carbone peuvent “fusionner” et existence. Sur Terre, la chaleur sera si intense
la température s’élève encore. D’autres atomes que toute vie aura disparue: les océans se
apparaissent, principalement des atomes de
vaporiseront, la Terre rentrera en fusion et finira
néon, sodium, magnésium, aluminium, silicium par se volatiliser dans l’espace.
ainsi que de phosphore et de soufre. Puis,
Quand l’horloge cosmique affiche 1 minute et d’autres “fusions” s’effectuent alors que la
40 secondes, la température a déjà beaucoup
température s’élève progressivement. En
baissé; elle est descendue à environ 1 milliard quelques milliers d’années, l’étoile fabrique des
de degrés ! De nouvelles structures peuvent se noyaux, du silicium jusqu’aux métaux: fer,
former: des deutérons (noyaux d’hydrogène
nickel, cuivre, zinc....
lourd; association d’un proton et d’un neutron), Par conséquent, en vieillissant, une étoile
puis des noyaux d’hélium lorsque des deutérons s’appauvrit de plus en plus en hydrogène et
captent un neutron et un proton...
s’enrichit en éléments lourds. Puis, à 5
Cette période dure quelques minutes et porte le milliards de degrés, l’étoile explose en une
nom de nucléosynthèse primordiale. Au delà, la supernova brillante comme 100 millions de
température est trop basse pour que d’autres
Soleil. Et les noyaux formés se répandent dans
noyaux puissent apparaître; l’Univers est formé l’espace.....sous forme de nuages interstellaires.
principalement de noyaux d’hélium 4 et de
LA NAISSANCE DE NOTRE
quelques noyaux légers d’hélium 3, de
deutérium et de lithium 7.
SYSTEME SOLAIRE.
Ces nuages interstellaires sont essentiellement
formés d’hydrogène, sous forme de dihydrogène
H2, soit sous forme atomique H, voire même
sous forme ionisée H+.