AD n°5 sur l`Univers - sciences à lasalle avignon

Activité'n°5'documentaire':'Le'modèle'de'l’atome
Compétences travaillées
Mobiliser)et)organiser)ses)connaissances)
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)atomique.
S’approprier)
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Réaliser)
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Analyser)
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Valider)
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Communiquer)
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Document 1 : Définition d’un modèle.
Document 2 : Histoire du modèle de l’atome.
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 ?
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Dès$l’antiquité,$la$constitution$de$la$matière$a$été$sujet$d’étude$des$philosophes.$Mais$c’est$au$début$du$XXème$que$
le$modèle$de$l’atome,$constituant$de$la$matière,$s’est$considérablement$développé.$
Animation(:(
http://www4b.ac-lille.fr/~jmacebruay/IMG/swf/modeles_atomiques.swf
Source : Paraschool

Document 3 : L’expérience de Rutherford
Au début du XXe siècle (1909), 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.
Animation :
http://www.educationnumeriquepourtous.com/new/ressources/Ressources/flash_resources/ed u_2.swf
4. Si la feuille d’or était constituée d’atomes comme le décrivaient Dalton ou Thomson, Qu’observerait-on ?
5. Quelle observation a amené Rutherford à modéliser le modèle atomique en vigueur et à conclure que la matière
est essentiellement constituée de vide ?
6. Illustrer par un schéma le trajet des particules α traversant (ou pas) la feuille d’or.
7. Sachant que les particules α sont chargées positivement, que peut-on en déduire sur la charge du noyau d’un
atome ?
Remarque : Deux corps de charges électriques opposées s’attirent tandis que deux corps de mêmes charges électriques se
repoussent.
Document 4 : Atome de Fer
Dimensions$(ordre$de$grandeur)$:$
Ratome=$1,5.10F10m$
Rnoyau$=$5,3.10F15m$
8. 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 : 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 ? $