Atelier atomistique

DEVOIR SUR L’ATOMISTIQUE
1) Deux charges électriques, q et q', sont séparées par une distance d et elles sont repoussées
par une force F. (10 points)
a) Calculer la force F dans les cas suivants.
- q = q' = 100 C et d = 10 cm
- q = 900 C et q' = 500 C et d = 1 mm
- q = 1 200 C et q' = 150 000 C et d = 0.001 mm
- q = 0.005 C et q' = 0.001 C et d = 0.004 cm
- q = 0.05 C et q' = 0.005 C et d = 0.004 m
b) Exprimer en fonction de F la nouvelle force F' dans les situations suivantes:
- q est multipliée par 2, q' est divisée par 4, et la distance d reste constante.
- q est multipliée par 3, q' est multipliée par 4, et la distance d reste constante.
- q est multipliée par 5, q' est divisée par 5, et la distance d reste constante.
- q et q' restent constantes, et la distance d est multipliée par 2.
- q et q' restent constantes, et la distance d est divisée par 2.
2) Dans l'atome d'hydrogène, le proton et l'électron sont séparés par une distance d'environ 0,3
Å. Calculer la force d'attraction qui s'exerce entre ces deux particules. (3 points)
3) Le silicium trois naturel contient isotopes : 92.21 % de l’isotope 28 dont la masse atomique
est 27.977; 4.7 % de l’isotope 29 dont la masse atomique est 28.976 et 3.09 % de l’isotope 30
dont la masse atomique est 29.974. Calculer sa masse atomique. (5 points)
4) Le carbone naturel contient trois isotopes : l’isotope dont la masse atomique est 12.000;
l’isotope dont la masse atomique est 13.003 et l’isotope dont on pourra considérer la masse
atomique comme négligeable. Sachant que sa masse atomique est 12.01112, calculer les
pourcentages des deux isotopes les plus abondants. (5 points)
5) Quelles sont les variations des propriétés périodiques? (10 points)
a) LE RAYON ATOMIQUE
· Quand on se déplace vers la droite dans une période :
· Quand on se déplace vers le bas dans une famille :
b) LA TEMPÉRATURE DE FUSION
· Quand on se déplace vers la droite dans une période :
· Quand on se déplace vers le bas dans une famille :
c) LA TEMPÉRATURE D’ÉBULLITION
· Quand on se déplace vers la gauche dans une période :
· Quand on se déplace vers le bas dans une famille :
d) L’INDICE D’ÉLECTRONÉGATIVITÉ
· Quand on se déplace vers la droite dans une période :
· Quand on se déplace vers le bas dans une famille :
e) L’ÉNERGIE D’IONISATION
· Quand on se déplace vers la droite dans une période :
· Quand on se déplace vers le haut dans une famille :
6) Parmi les éléments suivants, retrouver ceux qui sont des isotopes.
N.B. Les lettres utilisées n'ont rien à voir avec les symboles des éléments. (5 points)
7) Compléter le tableau suivant.
Pour les calculs des masses des atomes, on négligera les masses des électrons et on prendra la
masse du proton et du neutron égale à une unité de masse atomique (1 u.m.a.). De plus, on
rappelle que : 1 u.m.a. = 1,66 x 10-27 kg (10 points)
Atome
Nombre
de
protons
Nombre
de
neutrons
Nombre
d'électron
s
STRUCTURE ÉLECTRONIQUE
K
L
M
N
MASSE DE L'ATOME
Masse
Masse
(u.m.a.)
(kg)
8) Trouver le numéro atomique et le nombre de masse de l'élément «E» dans les équations de
transmutation suivantes. (5 points)
9) En vous aidant des données sur l’atome de silicium, répondre aux questions suivantes. (5
points)
a) Quelle est la charge du noyau de l’atome de silicium en coulombs?
b Quelle est la charge électronique de l’atome de silicium en coulombs?
c) Calculer la masse d'un atome de silicium en u.m.a.
d) Calculer la masse d'un atome de silicium en kilogrammes.
e) Quelle est la masse d’une mole d’atomes de silicium en grammes.
10) Parmi les énoncés suivants, quels sont ceux qui pourraient découler de l’expérience de
Rhutherford.
(5 points)
- L’atome peut se diviser.
- On trouve dans l'atome des niveaux d'énergie.
- L'atome renferme surtout du vide.
- On trouve dans l'atome des particules électriques.
- On trouve deux sortes de particules dans le noyau de l'atome.
- L’atome est formé d’un noyau autour duquel tournent des électrons.
- Il existe deux sortes de particules électriques dans le noyau.
11) Une boule A attire les boules B et C; elle n'a aucun effet sur une quatrième boule D. De plus
le verre frotté avec la laine attire la boule A. Indiquez si les boules sont chargées positivement
(+), chargées négativement (-) ou neutres (N) ? (3 points)
12) Voici les descriptions de dix éléments provenant des trois premières périodes du tableau
périodique. Identifier chacun d'eux en donnant son nom et son symbole. (14 points)
a) L'alcalin possédant le moins d'électrons.
b) Le gaz inerte de la deuxième période.
c) Le métalloïde de la troisième période.
d) L'élément dont le noyau est constitué d'un seul proton.
e) Sa dernière couche comprend une seule orbitale saturée.
f) L'alcalino-terreux qui brûle en émettant une lumière vive.
g) L'halogène dont les électrons se répartissent sur 3 niveaux.
h) L'élément possédant 3 couches électroniques saturées.
13) Un cube de fer a une arête de 4 cm. Calculer le nombre total d'atomes de fer contenus
dans ce cube, sachant que la masse volumique du fer est de 7,8 g/cm3, et que le nombre de
masse de l'atome de fer 56. (5 points)
ATELIER D’ATOMISTIQUE
I. DonneR une brève description des travaux des savants suivants. (10 points)
a) Newton
b) Dalton
c) Avogadro
d) Rutherford
e) Huygens
II. Décrire brièvement les phénomènes suivants. (10 points)
a) Les interférences
b) L’effet photoélectrique
c) Les corps noirs
d) L’effet Compton
e) Le spectre d’émission
III. Quelles sont les formules qui permettent de calculer les grandeurs suivantes. (5
points)
a) L’énergie cinétique
b) L’énergie potentielle
c) La longueur d’onde?
IV. Énoncer le principe d’Incertitude d’Heisenberg. (5 points)
V. Énumérer les nombres quantiques, décrire ce qu’ils représentent et donner les
valeurs qu’ils peuvent prendre. (10 points)