Activité 11 : activité documentaire Objectifs : Connaissances
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Activité 11 : activité documentaire Objectifs : Connaissances/ compétences du cycle travaillées lors de l’activité : - Connaître les constituants de l’atome et sa structure interne DE L’ANTIQUITÉ À NOS JOURS : COMMENT EST CONSTITUÉE LA MATIÈRE ? I - L’ATOME : UN MODÈLE POUR COMPRENDRE LA CHIMIE. 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 par la théorie des quatre éléments, selon laquelle toute matière est faite des 4 substances indestructibles : eau, feu, air, terre. Son prestige est tel, qu’il imposera sa théorie et qu’il faudra attendre des siècles pour découvrir la réalité. • En 1805, John Dalton, un chimiste britannique qui étudia les réactions chimiques, repris l’hypothèse de Démocrite. Pour lui, l’atome est une sphère pleine de matière. Tous les atomes d'un même élément sont identiques et les atomes sont différents d'un élément à l'autre d’après lui. • En 1897, J. J.Thomson découvre l’un des composants de l’atome. Ces recherches lui ont permis de découvrir l’existence de charge négative en mouvement, qu’il appellera électrons. En 1904, Thomson, partant de l’idée que l’atome est électriquement neutre, pense qu’il doit aussi contenir des charges positives, que ces charges positives doivent compenser les charges négatives des électrons. Il suppose alors, que la charge positive est répartie dans un petit volume (qui peut avoir la forme d’une sphère) et que les électrons sont réparties dans cette sphère comme un cake au raisin, d’où le nom de son modèle : le pudding de Thomson. • En 1910 Ernest Rutherford était un physicien et chimiste Néo-zélandobritannique. Il est considéré comme le père de la physique nucléaire. Il bombarde différents échantillons de matière (cuivre, or, argent) avec des particules, déduit de son expérience qu’il existe une charge positive qui se trouve dans un tout petit volume qu’il appelle « noyau ».. Rutherford baptise cette particule positive du nom de proton. Après « un petit calcul » il trouve que la majorité de la masse de l’atome est concentrée dans un noyau minuscule par rapport au reste de l’atome. Les dimensions du noyau sont de l’ordre de 10-15m (100 000 fois moins que les dimensions de l’atome) et que la charge totale du noyau compense celle des électrons. Rutherford modélise l’atome en pensant au modèle planétaire. 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. • En 1932, James Chadwick, un physicien britannique, découvre une autre particule dans le noyau : les neutrons. Un neutron est électriquement neutre. Cette découverte a mené directement à la fission nucléaire et à la bombe atomique. 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, identique au modèle de Rutherford mais où les électrons n’ont pas de trajectoire particulière mais avec un noyau complet. II - COMMENT LE MODÈLE ATOMIQUE A-T-IL EVOLUÉ ? 1) "atomos" : le premier modèle de l'atome. a) Qui est la première personne à avoir employé le mot " atomos" et à quelle époque vivait-il ? _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ b) Quelle est la signification du mot "atomos" en grec ? _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ c) Parmi les différents savants qui ont participé à l’élaboration du modèle atomique, relever ceux qui sont cités dans le texte depuis le début du XIXème siècle. _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ 2) Le modèle de J. J. Thomson. d) Quel est le constituant de l’atome découvert par J. J. Thomson ? _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ e) Quel est le signe de la charge électrique du constituant découvert par Thomson ? _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ f) Dans le cadre suivant, dessinez le modèle de l’atome imaginé par Thomson. 4) Le modèle de l’atome en classe de 3ème : k) Dessinez dans le cadre le modèle de l’atome retenu en classe de 3ème 3) Le modèle de Rutherford. g) Que déduit Rutherford de son expérience ? _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ h) Après « un petit calcul », que trouve-t-il à propos : - de la masse de l’atome comparée à celle du noyau ? _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ - des dimensions de l’atome comparées à celle du noyau ? _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ i) Quelles informations importantes pouvez-vous déduire, du fait que la charge du noyau compense celle des électrons ? _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ j) A partir des réponses précédentes et d’un peu de réflexion, justifiez pourquoi on peut dire que la matière est constituée essentiellement de vide. _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ j) Dessinez, ci-dessous, le modèle de l’atome imaginé par Rutherford. CONCLUSIONS : • Dans le modèle retenue en classe de 3ème l’atome est constitué de : - _____________________________ - _____________________________ - _____________________________ - la charge totale de l’atome est _____________________________ car __________________________________________________________ __________________________________________________________ Question Compétences évaluées D1 Com 2 : Exploiter un document sous différente forme. D1-Com 4 Utiliser la langue française (vocabulaire, syntaxe, phrase complète) D2-Meth 9 : Savoir faire un dessin D4-Ana 4 : Interpréter des résultats et les communiquer en argumentant f,j, k j Bilan
