Sciences physiques

Sciences physiques
Travail pour les élèves de troisième
Pour les élèves absents lundi 23/11 voir les feuilles distribuées en cours en pages 2 et 3 de ce document.
A compléter (si ce n'est pas déjà rattrapé) à l'aide du cahier d'un camarade ou à l'aide des liens ci-dessous ou
encore en utilisant le livre.
- conduction du courant électrique (exploitation des expériences faites lundi 23/11)
http://www.col-bugatti-molsheim.ac-strasbourg.fr/PSD/index.php?act=voircours&cours=courant2008
- comprendre ce qu'est un atome
http://www.col-bugatti-molsheim.ac-strasbourg.fr/PSD/index.php?act=voircours&cours=atomes3
- comprendre ce qu'est un ion
http://www.col-bugatti-molsheim.ac-strasbourg.fr/PSD/index.php?act=voircours&cours=ions
Pour les autres élèves : regarder les liens ci-dessus pour revoir les notions abordées le 23/11 en classe.
Pour le 07/12 : faire la frise chronologique de l'historique de l'atome d'après les documents distribués en classe
et disponibles ici (pages 4 et 5) (certaines dates sur les étiquettes ne correspondent pas exactement aux dates du
texte, prendre alors la date la plus proche)
Conduction électrique
I- Tous les solides conduisent-ils le courant électrique ?
Un matériau qui laisse passer le courant électrique est ..........................................
Un matériau qui ne laisse pas passer le courant électrique est ..........................................
Propose une expérience permettant de tester la conductivité de différents matériaux solides. Fais un schéma.
Qu'observes-tu si le matériau est conducteur ?
Récapitule tes résultats dans le tableau. (Tu peux tester d'autres matériaux si tu as le temps).
matériau
Cuivre
Fer
PET
Sulfate de cuivre Chlorure de sodium
Saccharose
(sel de cuisine)
(sucre de table)
« catégorie »
Métal
Métal
Plastique
Solide ionique
Solide ionique
Solide non ionique
conclusion
Conclusion : Tous les solides conduisent-ils le courant électrique ? ..........................................
Tous les métaux conduisent-ils le courant électrique ?..........................................
Document 1 :
Le courant électrique est le
déplacement de particules chargées
électriquement. Dans un métal, ces
particules
mobiles
sont
des
électrons.
En
solution,
ces
particules chargées sont des ions
(document 2). Un matériau qui ne
contient pas de particules chargées
ou qui contient des particules
chargées non mobiles ne peut pas
conduire le courant électrique.
C’est grâce au générateur que les
particules chargées sont mise en
mouvement.
Document 2 :
Cette étiquette indique qu’une eau minérale contient des particules
appelées « ions » dont le nom et la formule chimique est précisé.
Certaines formules chimiques portent l’indication + (ou +2) ; d’autres une
indication – (ou -2) : il s’agit de la charge électrique de l’ion.
Un solide ionique (exemple le sel de cuisine) est un assemblage ordonné
d’ions positifs et d’ions négatifs. Ces ions, dans un solide, ne sont pas
mobiles. Toutefois, si on place un solide ionique soluble dans l’eau, on obtient une solution ionique (exemple l’eau minérale ou l’eau
de mer) : les ions positifs et négatifs se séparent puis se dispersent dans les molécules d’eau. Ils peuvent alors se déplacer
librement dans la solution : ce sont alors des ions dit « mobiles ».
Explique, d’après les documents 1 et 2, pourquoi certains solides sont conducteurs, d’autres isolants.
Conclusion : La conduction du courant électrique dans les métaux s'interprète par un déplacement
....................................................................................
Application : Pourquoi les fils électriques de la maison sont-ils entourés d’une gaine en plastique ?
II- Toutes les solutions conduisent-elles le courant électrique ?
Une solution est aqueuse si le solvant est ..........................................
Propose une expérience permettant de tester la conductivité de différentes solutions. Fais un schéma.
Qu'observes-tu si la solution est conductrice ?
Récapitule tes résultats dans le tableau.
solution
Eau déminéralisée
Solution de sulfate de
cuivre
constitution*
..........................................
H2O
..........................................
....................................
*
H2O
C12H22O6
Eau salée
H2O
+
.........................................Na
..........................................Cℓ
..........................................
Eau sucrée
..........................................
H2O
.........................................
Cu2+
SO42-
..........................................
conclusion
Complète avec « molécule » ou « ion »
Conclusion : Toutes les solutions aqueuses conduisent-elles le courant électrique ? ..........................................
Explique, d’après les documents 1 et 2, pourquoi certaines solutions aqueuses sont conductrices, d’autres
isolantes.
Conclusion : La conduction du courant électrique dans les solutions aqueuses s'interprète par un déplacement
....................................................................................
Application : Pourquoi ne doit-on pas utiliser d'appareil électrique lorsqu'on a les mains mouillées ?
DE L’ANTIQUITÉ À NOS JOURS : COMMENT EST CONSTITUÉE LA MATIÈRE ?
L’ATOME : UN MODÈLE POUR COMPRENDRE LA CHIMIE.
Activité documentaire : lire le texte et bien écouter pour pouvoir construire le diagramme.
Dès 420 avant JC, Démocrite (philosophe grec) a l’intuition de l’existence des atomes et invente leur
nom (« atomos » en grec qui signifie insécable).
Aristote (philosophe grec) conteste cette existence et son prestige est tel qu’il faut attendre le début du XIXème
siècle pour que cette idée reprenne vie.
• En 1805, John Dalton annonce au monde l’existence des atomes.
• En 1881, J. J.Thomson découvre l’un des composants de l’atome. Il s’agit de particules élémentaires
négatives appelées en 1891 électrons.
• Au début du XXème siècle, l’ambition des physiciens est de proposer un modèle de l’atome en précisant la
répartition de la charge électrique à l’intérieur de celui-ci.
• En 1904, Thomson partant de l’idée que l’atome est électriquement neutre, pense qu’il doit contenir des
charges positives qui doivent compenser les charges négatives des électrons. Il suppose que la charge positive
est répartie dans un petit volume (qui peut avoir la forme d’une sphère) et qu’elle est parsemée d’électrons
(pudding de Thomson).
• En 1910 Rutherford bombarde différents échantillons de matière (cuivre, or, argent ) avec des particules et il
déduit de son expérience que la charge positive doit occuper un tout petit volume qu’il appelle « noyau ». Après
« un petit calcul » il trouve que la majorité de la masse de l’atome est concentrée dans un noyau minuscule. Les
dimensions du noyau sont de l’ordre de 10-15m (100 000 fois moins que les dimensions de l’atome) et sa charge
totale est un multiple entier de la charge de l’électron ( au signe près).
• Rutherford pense alors au modèle planétaire pour décrire un atome. En effet la masse du système solaire est
essentiellement concentrée dans le Soleil tout comme celle de l’atome est concentrée dans le noyau. Il propose
donc comme modèle un tout petit noyau chargé positivement et comportant l’essentiel de la masse de l’atome,
autour duquel les électrons décrivent des orbites.
Depuis, d’autres modèles plus complexes ont permis d’expliquer de nombreux autres phénomènes. Le
modèle actuel de l’atome est l’aboutissement d’une longue histoire au cours de laquelle les représentations
qu’on s’en fait ont profondément évolué.
Nous retiendrons pour la classe de troisième un modèle simple constitué d’un noyau autour duquel gravitent
des électrons qui forment un nuage électronique.
Il est nécessaire d’élaborer un modèle pour pouvoir expliquer différents phénomènes et en prévoir les
conséquences. Celles-ci, soumises à l’expérience, permettent de valider le modèle, de l’améliorer ou de le
rejeter.
Cependant, il n’est pas toujours nécessaire d’utiliser le modèle le plus complexe pour expliquer de façon
simple un certain nombre d’observations. Il suffit de bien en connaître les limites.
Texte construit à partir de Sciences et Avenir de décembre 1994, Sciences et Vie Junior d’octobre 1998,
A partir du texte et des documents fournis dans l’autre feuille, reconstituer une fresque historique en indiquant
au crayon à papier et dans l’ordre les numéros de chaque document. Après vérification du professeur, découper
et coller les étiquettes.
Principe de la frise
date
2005
événement
dessin
Ernest RUTHERFORD,
physicien et chimiste
anglais,
propose
un
modèle planétaire de
l'atome : les électrons
tournent autour du noyau
comme des
planètes
autour d'une étoile. 1
Le physicien Anglais
J.J.
THOMSON
identifie l'électron et
ouvre la voie à
l'électronique.
3
« On ne peut pas définir
de trajectoire pour un
électron en mouvement
autour du noyau. Les
électrons forment un
nuage électronique autour
du noyau », affirme le
physicien
autrichien
SCHRÖDINGER.
4
1881
Le créateur incontesté de la
théorie
atomique
est
l'Anglais John DALTON. Il
représente les atomes par
des symboles et leur
attribue une masse.
5
Les
philosophes
grecs,
LEUCIPPE et DÉMOCRITE,
considèrent que la matière ne
peut être divisée à l'infini, mais
qu'elle
est
constituée
de
particules minuscules : les
atomes (du grec atomos qui
signifie "indivisible").
2
ARISTOTE affirme que la
matière est constituée de quatre
éléments : le feu, l'air, le terre, et
l'eau ; l'idée de l'atome est
abandonnée. Son prestige est
tel qu'il faudra attendre le début
du XIXème siècle pour que
6
cette idée reprenne.
8
1933
7
11
384-322
avant J.-C.
13
1810
12
15
A la fin du Vè
siècle avant J.-C.
Représentation symbolique de
la position des électrons
autour du noyau. P lus les
points sont rapprochés, plus
on a de chance de trouver un
électron dans cette zone.
1911
9
10
19
14
17
18
16