le modèle de l`atome

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C2 : La structure de l'atome
LE MODÈLE DE L'ATOME
Capacité(s) contextualisée(s) mise(s) en jeu durant l'activité :
✔Connaître la constitution d'un atome.
✔Savoir que l'atome est électriquement neutre.
✔Savoir que le remplissage de l'espace par la matière est essentiellement lacunaire à
l'échelle de l'atome.
But
•Découvrir l'évolution du modèle de l'atome.
•Etudier l'expérience de Rutherford et le modèle de l'atome correspondant.
Documents (s'approprier)
Doc.1 : Définition d'un modèle
Un phénomène physique ou chimique est généralement très complexe. Les scientifiques
cherchent alors à en construire une représentation qui, tout en étantla plus simple
possible,permet d’expliquer le phénomène et le prévoir. C’est ce que l’on appelle un
modèle.
Doc.2 : Histoire du modèle de l'atome
Dès l'antiquité, la constitution de la matière a été un sujet d'étude des philosophes. Mais c'est
a début du XXe siècle que le modèle de l'atome, constituant de la matière, s'est
considérablement développé.
Animation
http://monsieur.bareilles.free.fr/animations/fichiers/model_atome.swf
Source : Paraschool
Quelques questions : (analyser, réaliser)
1. Schématiser les modèles atomiques proposés par les différents scientifiques au cours de
l'histoire.
2. Indiquer pour chaque modèle atomique, la modification apportée.
3. Dans tous ces modèles, quelle est la charge électrique totale de l'atome ?
sciences physiques et chimiques – Seconde
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Documents (suite) (s'approprier)
Doc.3 : L'expérience de Rutherford
Au début du XXe siècle, Ernest Rutherford cherche à savoir comment les charges positives et
négatives, récemment découvertes, sont organisées dans un atome.
L'idée est de déterminer la structure de l'atome en étudiant la trajectoire des particules α
lorsqu'elles rencontrent une feuille métallique. Une feuille d'or de quelques micromètres
d'épaisseur est placée dans une enceinte vide. Elle est bombardée par des particules α
(Fig.1).
Un écran fluorescent est placé autour de la
feuille d'or. Un point lumineux se forme sur
l'écran chaque fois qu'il est percuté par une
particule .
Une tache fluorescente très intense apparaît
au centre de l'écran. L'intensité lumineuse de
cette tache est très légèrement inférieur à celle
que l'on obtient en enlevant la feuille d'or.
Par ailleurs, quelques points fluorescents
apparaissent aussi ailleurs sur l'écran.
Fig.1 Expérience de Rutherford
Animation
http://www.educationnumeriquepourtous.com/new/ressources/Ressources/flash_resources/ed
u_2.swf
Source : Paraschool
Quelques questions : (analyser, réaliser)
1. Si la feuille d'or était constituée d'atomes comme le décrivaient Dalton ou Thomson,
Qu'observerait-on ?
2. Quelle observation a amené Rutherford à modifier le modèle atomique en vigueur et à
conclure que la matière est essentiellement constituée de vide ?
3. Illustrer par un schéma le trajet des particules α traversant (ou pas) la feuille d'or.
4. Sachant que les particules αsont chargées positivement, que peut-on en déduire sur la
charge du noyau d'un atome ?
Deux corps de charges électriques opposées s'attirent tandis que deux corps de mêmes
charges électriques se repoussent.
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Documents (suite) (s'approprier)
Doc.4 : Atome de fer
Dimensions (ordre de grandeur) :
▪
ratome=1,5 .10−10 m
▪
rnoyau=5,3.10−15 m
Quelques questions : (analyser, réaliser)
1. En conservant les mêmes proportions, si on assimile le noyau d'un atome à une balle de
ping-pong de rayon r = 1,0 cm, à quelle distance de la balle l'électron va-t-il se trouver ?
Conclusion : (valider)
Que peut-on dire du remplissage de la matière à l'échelle atomique ?
Pour les plus rapides et les plus débrouillards...
La masse de noyau d'atome de fer est
mnoyau=10−25 kg
.
•En imaginant que la tête d'une aiguille de rayon r = 1 mm soit constituée uniquement de
noyaux d'atomes de fer côte à côte, quel serait la masse de cette tête d'aiguille ? Que
peut-on en déduire une fois de plus ?
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