Corrigé

A
Exercice 1 : Notation
1) Rappeler ce que signifient X, A et Z dans la notation.
Z
Le X représente le symbole de l'élément (ex : O pour oxygène)
Le Z représente le numéro atomique et le nombre de proton
A représente le nombre de nucléons
9
2) Faire le schéma d'un atome de Beryllium 4
L'atome de Beryllium a 4 protons, 5 neutrons et 4 électrons
X
Be
Atome
Légende :
Électron
Proton
Neutron
Noyau
Exercice 2 : Isotopes
Des scientifiques ont isolé les 4 noyaux suivants [Z ; A] : [6 ; 12], [6 ; 14], [7 ; 14] et [7 ;
15]
1) Indiquer ce qu'est un isotope
Sont isotopes d'un même élément deux atomes ayant le même nombre de protons Z mais
un nombre de nucléons A différents.
2) En déduire le nombre d'éléments chimiques représentés
Ce qui définit l'élément est le Z, il y a donc 2 éléments : l'azote Z=7 et le carbone Z=6
3) identifier les isotopes
12
14
14
15
6
6
7
7
C
C
N
N
Exercice 3 : Ordres de grandeur
Le diamètre d'un atome est de l'ordre de 10-10 m, celui de son noyau de l'ordre de 10-15 m. En conservant les proportions,
quel serait le diamètre de l'atome si son noyau avait le même diamètre qu'une pièce de 1 cent (1,7cm) ?
Il suffit de faire une relation de proportionnalité :
10-10m
→x
10−10×1,7
5
10-15m
x=
→ 1,7cm
=1,7×10 cm=1,7 km
10−15
Exercice 4 : Structure du noyau.
Symbole
Si
N
B
Na
F
P
Nom
Silicium
Azote
Bore
Sodium
Fluor
Phosphore
Z
14
7
5
11
9
15
A
28
14
11
23
19
31
Nombre
neutrons
14
7
6
12
10
16
Exercice 5 : Masse d'un atome
108
1) Calculer la masse d'un atome d'argent
47 Ag
mAg = mnucléon x nnucléons = 1,67 x 10-27 x 108 = 1,80 x 10-25 kg
2) Un atome de plomb a une masse de 3,46x10-25kg, s'agit-il de 206Pb, 207Pb ou 208Pb ?
−25
Pb
On a mPb = mnucléon x nnucléons donc
nucléons
−27
nucléon
n
=
m
m
=
3,46×10
1,67×10
=207
Exercice 6 : Charge électrique
1) Combien le noyau d'un atome d'Arsenic contient-il de protons ?
Arsenic : As → Z=33 → 33 protons
2) Quelle est la charge électrique Q totale de ce noyau ?
Q = nprotons x qproton = 33 x 1,6 x 10-19 C = 5,28 x 10-18C
Le noyau d'un atome a une charge totale Q = 4,8 x 10-18 C et contient 35 neutrons.
3) Calculer le nombre de protons de son noyau
−18
noyau
il contient donc 30 protons
protons
−19
proton
4) En déduire son nom et son symbole
65
Z=30 → Zn : zinc. De plus il contient 35 neutrons donc A = 35 + 30 = 65 → 30
n
=
Q
q
=
4,8×10
1,6×10
=30
Zn
Exercice 7 : Structure électronique
il s'agit donc de 207Pb.
Indiquer les structures électroniques des atomes de Fluor et d'Argon
Fluor F:(K)2(L)7
Argon Ar : (K)2(L)8(M)8
Exercice 8 : Les ions
1) Rappeler ce qu'est un ion
Un ion est un atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons
Un ion de Calcium a perdu 2 électrons
2) Écrire sa formule
Ca2+
3) Combien lui reste-t-il d'électrons ?
IL en avait initialement 20 car Z=20, il lui en reste donc 18.
4) Écrire la structure électronique de l'azote
N : (K)2(L)5
5) Expliquer quel ion il est susceptible de former
Le gaz noble le plus proche est le Néon N:(K)2(L)8
Il va donc capter 3 électrons et devenir l'ion N 3Exercice 9 : Conversions
a) 70 kg → 7x107 mg
b) 415 nm → 4,15x10-7 m
c) 31,5 mA → 3,15x10-5 kA
d) 13 cm → 1,3x10-5 µm
e) 17 m.s-1 → 61,2 km.h-1
f) 35h 45min → 128700 s
Exercice 10 : (Bonus) Le proton a une masse de 1,67*10-27 kg pour un rayon d'environ 0,84 fm.
4
3
1) Quel est son volume en m3 ? (On rappelle que V sphère= ×π×rayon )
3
4
4
3
−16 3
−45 3
V sphère = ×π×rayon = ×π×(8,4×10 ) =2,48×10 m
3
3
2) Quelle est sa masse volumique en kg.m-3 ?
m 1,67×10−27
ρ= =
=6,72×10 17 kg . m−3
V 2,48×10−45
3) Avec une telle masse volumique, quel volume occuperait-il si sa masse était de 6x10 24 kg ?
m
6×10 24
6 3
V= ρ =
17 =8,9×10 m
6,72×10
4) Quel serait alors son rayon ? (on inverse la formule précédente
√
√
3×V sphère 3 3×8,9×10 6
rayon=
=
=128 m
4×π
4×π
3
√
rayon=
3
3×V sphère
)
4×π
Chapeau bas si vous avez terminé ce bonus, vous venez de calculer la taille d'un proton qui aurait la même masse...
que la Terre !
Atome
A
Exercice 1 : Notation
1) Rappeler ce que signifient X, A et Z dans la notation.
Z
Légende :
Le X représente le symbole de l'élément (ex : O pour oxygène)
Électron
Le Z représente le numéro atomique et le nombre de proton
Proton
A représente le nombre de nucléons
Noyau
10
Neutron
2) Faire le schéma d'un atome de Bore
5
L'atome de Bore a 5 protons, 5 neutrons et 5 électrons
Exercice 2 : Isotopes
Des scientifiques ont isolé les 4 noyaux suivants [Z ; A] : [7 ; 14], [7 ; 15], [8 ; 15] et
[8 ; 16]
1) Indiquer ce qu'est un isotope
Sont isotopes d'un même élément deux atomes ayant le même nombre de protons Z
mais un nombre de nucléons A différents.
2) En déduire le nombre d'éléments chimiques représentés
Ce qui définit l'élément est le Z, il y a donc 2 éléments : l'azote Z=7 et l'oxygène Z=8
3) identifier les isotopes
14
15
15
16
7
7
8
8
Exercice 3 : Ordres de grandeur
Le diamètre d'un atome est de l'ordre de 10-10 m, celui de son noyau de l'ordre de 10-15 m. En conservant les proportions,
quel serait le diamètre de l'atome si son noyau avait le même diamètre qu'une pièce de 2 cents (1,9cm) ?
Il suffit de faire une relation de proportionnalité :
10-10m
→x
10−10×1,9
5
X
B
N
N
10-15m
O
O
x=
→ 1,9cm
=1,9×10 cm=1,9 km
10−15
Exercice 4 : Structure du noyau.
Symbole
N
B
Na
F
P
S
Nom
Azote
Bore
Sodium
Fluor
Phosphore
Soufre
Z
7
5
11
9
15
16
A
14
11
23
19
31
32
Nombre
neutrons
7
6
12
10
16
16
Exercice 5 : Masse d'un atome
64
1) Calculer la masse d'un atome de cuivre 29Cu
mCu = mnucléon x nnucléons = 1,67 x 10-27 x 64 = 1,07 x 10-25 kg
2) Un atome d'étain a une masse de 2,004x10-25kg, s'agit-il de 114Sn, 120Sn ou 122Sn ?
−25
Sn
On a mSn = mnucléon x nnucléons donc
nucléons
−27
nucléon
n
=
m
m
=
2,004×10
1,67×10
=120
Exercice 6 : Charge électrique
1) Combien le noyau d'un atome de Strontium contient-il de protons ?
Strontium → Z=38 → 38 protons
2) Quelle est la charge électrique Q totale de ce noyau ?
Q = nprotons x qproton = 38 x 1,6 x 10-19 C = 6,08 x 10-18 C
Le noyau d'un atome a une charge totale Q = 4,96 x 10 -18 C et contient 39 neutrons.
3) Calculer le nombre de protons de son noyau
−18
noyau
il contient donc 31 protons
protons
−19
proton
4) En déduire son nom et son symbole
31 protons → Z = 31 → Ga : il s'agit du gallium
n
=
Q
q
=
4,96×10
1,6×10
=31
Exercice 7 : Structure électronique
Indiquer les structures électroniques des atomes de Chlore et du Néon
Cl : (K)2(L)8(M)7
Ne : (K)2(L)8(M)8
Exercice 8 : Les ions
1) Rappeler ce qu'est un ion
il s'agit donc de 120Sn.
Un ion est un atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons
Un ion de Magnésium a perdu 2 électrons
2) Écrire sa formule
Mg2+
3) Combien lui reste-t-il d'électrons ?
Mg → Z=12 → 12 électrons : il lui reste donc 10 électrons
4) Écrire la structure électronique du Phosphore
P:(K)2(L)8(M)5
5) Expliquer quel ion il est susceptible de former
Le gaz noble le plus proche est l'argon Ar : (K)2(L)8(M)8, le phosphore aura donc tendance à capturer 3 électrons et
devenir l'ion P3Exercice 9 : Conversions
a) 750 kg → 7,5 x 108 mg
b) 45 nm → 4,5 x 10-8 m
c) 315 mA → 3,15 x 10-4 kA
d) 17 cm → 1,7 x 105 µm
e) 27 m.s-1 → 97,2 km.h-1
f) 45h 35min → 164100 s
Exercice 10 : (Bonus) Le proton a une masse de 1,67*10-27 kg pour un rayon d'environ 0,84 fm.
4
1) Quel est son volume en m3 ? (On rappelle que V sphère = ×π×rayon3 )
3
2) Quelle est sa masse volumique en kg.m-3 ?
3) Avec une telle masse volumique, quel volume occuperait-il si sa masse était de 6x10 24 kg ?
3 3×V sphère
4) Quel serait alors son rayon ? (on inverse la formule précédente rayon=
)
4×π
√
Chapeau bas si vous avez terminé ce bonus, vous venez de calculer la taille d'un proton qui aurait la même masse...
que la Terre !