PHYSIQUE-CHIMIE 1ère S - Physique Chimie Christophe Baptiste
publicité
PHYSIQUE-CHIMIE I. 1. 2. Chap. 8 : Les interactions fondamentales , Rappels préliminaires 1ère S L’atome Constitution Un atome comporte un noyau central autour duquel se déplacent un ou plusieurs électrons constituant le cortège électronique . Le noyau est formé de deux types de particules , les protons et les neutrons : ce sont les nucléons Symbole du noyau A On symbolise un noyau par l’écriture Z X A = nombre de nucléons du noyau. A est aussi appelé « nombre de masse » car il donne une indication sur la masse du noyau Z = nombre de protons du noyau ou « Numéro atomique » Z est aussi appelé « nombre de charges » car il donne une indication sur la charge électrique du noyau. Remarque : le nombre de neutrons N d’un noyau s’obtient en faisant N = A - Z 3. Charges électriques charge électrique d’un proton qp = e , d’un neutron qn = 0 , d’un électron qe = - e -19 e = charge électrique élémentaire . La valeur de e est égale à e = 1,6.10 C ( Coulomb) Une charge électrique est notée par la lettre q (quantity of electricity) Un atome est électriquement neutre : il comporte autant d'électrons que de protons dans son noyau Le noyau est chargé positivement . Sa charge électrique est: qnoyau = Z e Le cortège électronique est chargé négativement. Sa charge électrique est : qélectrons = Z (- e ) II. Les ions Un ion monoatomique est un atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons sans que son noyau soit modifié . On distingue les cations , ions chargés positivement et les anions , ions chargés négativement + 2+ 3+ Un cation est un atome qui a perdu un plusieurs électrons. exemples : Na ; Ca ; Al 2+ ex : Ca est un atome de calcium qui a perdu 2 électrons - 2- Un anion est un atome qui a gagné un ou plusieurs électrons. exemples : Cl ; S ; N ex : Cl est un atome de chlore qui a gagné 1 électron 3- Au contraire de l’atome , un ion a donc une charge électrique non nulle puisqu’il possède un déséquilibre de son nombre de protons et de son nombre d’électrons. On peut calculer aisément la charge électrique d’un ion à partir de sa formule chimique . 2+ -19 -19 -19 Par exemple q(Ca ) = 2e = 2x1,6.10 C = 3,2.10 C ou q(Cl ) = -1.e = -1,6.10 C PHYSIQUE-CHIMIE I. Chap. 8 : Les interactions fondamentales La matière à différentes échelles 1ère S III. Les interactions fondamentales L'interaction gravitationnelle entre deux corps de masse mA et mB est toujours attractive et de portée infinie. La valeur des forces est : G = constante de gravitation universelle G =6,67.10-11 (SI) Ordres de grandeur à connaître : Noyau d'atome : 10-15 m Atome : 0,1 nm soit 10-10 m Rayon de la Terre : 6 400 km soit 107 m La Galaxie : un milliard de milliards de km : 1021 m II. Les particules élémentaires Les particules élémentaires sont les protons , les neutrons et les électrons . Ce sont les "briques de base" de tout l'Univers Les ordres de grandeur de leur masse sont : 10-27 kg pour un nucléon (proton ou neutron) 10-31 kg pour un électron Interaction gravitationnelle entre deux corps L'interaction électromagnétique est de portée infinie. L'interaction électrique entre deux corps de charge qA et qB est : - attractive si les corps portent des charges de signe contraire - répulsive si les corps portent des charges de même signe. La valeur des forces est donnée par la loi de Coulomb : k = 9,0.109 (SI) ( En ordre de grandeur un électron a donc une masse 10 000 fois plus petite que celle d'un nucléon ) IV. Charge des édifices de l'Univers A l'échelle humaine ou astronomique les objets sont électriquement neutres . Mais on peut électriser un objet par influence ou par contact (voir activité 1 p 166 ) Particules élémentaires : le proton porte la charge + e , l'électron - e e est la charge électrique élémentaire : c'est la plus petite quantité d'électricité qui puisse exister Tout objet chargé porte une charge électrique qui est forcément un multiple de la charge électrique élémentaire Interaction électromagnétique entre deux corps A et B e = 1,6.10-19 C (il n'existe pas de fractions d'électrons ou de protons ; un objet chargé a forcément un déficit ou un excès d'un nombre entier d'électrons ) L'interaction forte est attractive , très intense et a une portée très faible , de l'ordre du diamètre du noyau d'un atome (10-15 m) . Elle agit principalement entre les nucléons d'un même noyau L'interaction faible a une valeur faible et a une portée très faible de l'ordre du diamètre d'un nucléon (10-18 m) . Elle est responsable de la radioactivité V. Domaines de prédominance des interactions A l'échelle astronomique c'est l'interaction gravitationnelle qui prédomine En effet , chaque astre est électriquement neutre et de masse importante . C'est donc l'interaction gravitationnelle qui prédomine d'autant plus qu'elle est de portée infinie. Cette interaction assure la cohésion des systèmes planétaires , des galaxies ... A l'échelle humaine et à l'échelle atomique , c'est l'interaction électromagnétique qui prédomine. En effet , les objets qui nous entourent ont des masses trop faibles pour que ce soit l'interaction gravitationnelle qui l'emporte . De plus les interactions fortes et faibles sont de portée trop faibles pour intervenir . C'est donc l'interaction électromagnétique qui est responsable de la cohésion d'un atome (forces attractives entre un noyau et ses électrons) , d'une molécule , d'une cellule , d'un objet quelconque (cohésion entre atomes , ions , molécules) Voir chapitre 12 du livre.. A l'échelle du noyau , c'est surtout l'interaction forte qui prédomine. En effet , l'interaction forte est très intense . C'est donc elle qui assure la cohésion du noyau (forces attractives entre les nucléons ) Fiche Mémoire N° 8 Interactions fondamentales Lecture : p 164 ,165 ; 169 à 173 Connaître les ordres de grandeur des dimensions des différentes structures des édifices organisés. Connaître l’ordre de grandeur des valeurs des masses d’un nucléon et de l’électron. Voir Cours Savoir que toute charge électrique peut s’exprimer en fonction de la charge élémentaire e. Ex 5 , 6 ,7 ,14 , 21 p 175 .. A Utiliser la représentation symbolique Z X . Associer, à chaque édifice organisé, la ou les interactions fondamentales prédominantes. Savoir représenter et calculer la valeur d'une force gravitationnelle ou d'une force électrique Act 2et 3 p 167/168 ex 9 ,10,11,18 , 20,27
