L`atome et les éléments

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STE
Questions 1 à 38, A à C.
Verdicts et diagnostics
CHAPITRE 1
Date :
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L’atome et les éléments
Verdict
1 QU’EST-CE QUE L’ATOME ? (p. 6-17)
1. Pourquoi est-il utile d’utiliser un modèle pour représenter l’atome ?
Parce que l’atome est trop petit pour qu’on puisse l’examiner directement.
2. Observez les deux photos ci-dessous.
B
a) Quelle photo représente un modèle dans lequel la matière peut être divisée à l’infini ?
Expliquez votre réponse.
C’est la photo du verre d’eau, puisque l’eau semble lisse.
dans les classes où le manuel Observatoire est utilisé.
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A
b) Quelle photo représente un modèle dans lequel la matière ne peut pas être divisée à
l’infini ? Expliquez votre réponse.
C’est la photo du contenant de sable, puisque les grains de sable représentent les atomes. La
matière peut être divisée en petites particules indivisibles.
3. Voici une représentation d’une molécule d’eau (H2O). Cette représentation respecte-t-elle les
énoncés du modèle atomique de Dalton ? Expliquez votre réponse.
Non, cette représentation ne représente pas une molécule d’eau correctement selon le modèle atomique
de Dalton. Selon Dalton, les atomes d’éléments différents ont des masses et des dimensions différentes.
Les atomes d’hydrogène devraient donc être différents de l’atome d’oxygène.
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4. Quelle conclusion Thomson a-t-il tirée de chacune des observations suivantes ?
a) Les rayons cathodiques font tourner un moulinet inséré à l’intérieur du tube.
Les rayons sont constitués de particules de matière. Les électrons ont une masse…
b) Les rayons sont identiques peu importe la nature du métal utilisé pour fabriquer la cathode.
Les électrons sont identiques d’un élément à l’autre… 
c) Les rayons cathodiques sont attirés vers la borne positive d’un champ électrique.
Les rayons cathodiques sont négatifs. Les électrons sont négatifs…
5. Quels types de rayons furent utilisés par Rutherford pour effectuer ses recherches sur la
structure de l’atome ?
Des rayons alpha.
6. Observez l’illustration ci-dessous. Chacune des lettres correspond à une observation faite par
Rutherford. Décrivez-la et associez à chacune d’elles une conclusion de Rutherford.
A
B
A : Ce rayon n’est pas dévié. Rutherford en conclut que l’atome est essentiellement fait de vide.
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C
B : Ce rayon est fortement dévié. Rutherford en conclut que l’atome contient un noyau positif et
très petit.
C : Ce rayon est repoussé. Rutherford en conclut que le noyau de l’atome est positif et massif.
7. Quelle particule chargée positivement trouve-t-on dans le noyau ?
Le proton.
8. Les feux d’artifice nous émerveillent avec leurs couleurs éclatantes. Chacune d’elles est
obtenue par la combustion d’une substance spécifique. Par exemple, le chlorure de potassium
produit une flamme violette et le chlorure de sodium, une flamme jaune orangée. Quelle
théorie proposée par Bohr permet d’expliquer ce phénomène ?
Lorsqu’un atome reçoit de l’énergie, ses électrons sont excités. Ils ont alors la possibilité de sauter sur
un niveau d’énergie supérieur pour un court laps de temps. Lorsqu’ils reviennent à leur niveau
d’énergie d’origine, ils transmettent le surplus d’énergie accumulée sous forme de lumière d’une
couleur spécifique.
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9. Associez une caractéristique du modèle atomique de Rutherford-Bohr à chacun des énoncés
ci-dessous.
a) L’atome comporte autant de protons que d’électrons.
L’atome est électriquement neutre.
b) Les rayons alpha traversent facilement une mince feuille d’or.
L’atome est fait essentiellement de vide.
c) Les rayons alpha sont fortement repoussés par le noyau.
Le noyau de l’atome est massif et positif.
d) Un gaz chauffé émet de la lumière selon des longueurs d’ondes précises.
Spectre de lumière : Les électrons sautent sur un niveau d’énergie supérieur lorsqu’ils reçoivent
de l’énergie, puis la restituent sous forme de lumière.
10. Quelle est l’utilité du neutron dans l’atome ?
Les neutons empêchent les protons de se repousser. Il ne rendre pas la noyau neutre.
11. Quelles particules de l’atome contribuent principalement à sa masse ?
Le proton et le neutron.
12. Quelle est la particule la plus légère de l’atome ?
C’est l’électron.
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2 LA CLASSIFICATION PÉRIODIQUE DES ÉLÉMENTS (p. 17-26)
13. Où se situent les non-métaux dans le tableau périodique ?
Ils se situent tous à droite de l’escalier, sauf l’hydrogène.
14. Qu’ont en commun les éléments d’une même famille ?
Ils ont tous le même nombre d’électrons de valence, ce qui leur procure des propriétés chimiques
semblables.
15. L’hydrogène est un non-métal. Pourtant, il est placé dans la même colonne que les métaux
alcalins. Pourquoi ?
Parce que l’hydrogène a un seul électron de valence, comme les métaux alcalins.
16. Comment s’appellent les éléments de la deuxième colonne du tableau périodique ? Qu’ont-ils
en commun ?
Les alcalino-terreux. Ils ont tous deux électrons de valence.
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17. Sur le modèle atomique suivant, quelle lettre représente un électron de valence ? Expliquez
votre réponse.
C’est la lettre « D », puisque cet électron se trouve sur la dernière couche électronique.
18. Qu’ont en commun les éléments d’une même période ?
Ils ont le même nombre de couches électroniques sur leurs atomes.
19. Le rayon atomique est une propriété périodique des éléments. Expliquez comment le rayon
atomique varie au sein d’une période.
L’attraction entre les protons et les électrons augmente au sein d’une période, ce qui fait diminuer le
dans les classes où le manuel Observatoire est utilisé.
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rayon atomique.
20. Comment le point de fusion varie-t-il au sein d’une période ? Tracez un diagramme du point
de fusion en fonction du numéro atomique pour expliquer votre réponse. Servez-vous des
données de l’annexe 1 du manuel pour construire votre diagramme sur la feuille quadrillée à
la fin de ce document.
Le point de fusion augmente graduellement au début de la période. Il diminue ensuite brusquement
pour les non-métaux.
21. Le tableau de l’annexe 1 présente l’énergie de première ionisation des éléments du tableau
périodique.
a) Comment cette propriété varie-t-elle au sein d’une période ?
L’énergie de première ionisation augmente au sein d’une période.
b) Comment cette propriété varie-t-elle au sein d’une famille ?
L’énergie diminue au sein d’une famille.
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22. Que représente le numéro atomique d’un élément ?
Il représente le nombre de protons présents dans le noyau d’un atome.
23. Qu’est-ce que la masse atomique relative d’un élément ?
C’est la masse d’un atome établie par comparaison avec l’élément de référence qu’est le carbone 12.
24. Un atome d’argon possède 18 protons et son nombre de masse est 40. Combien de neutrons
comporte-t-il ?
22 neutrons (40 nucléons – 18 protons = 22 neutrons).
25. Un atome possède 25 protons, 25 électrons et 27 neutrons. Quelle est sa masse, en gramme
et en unités de masse atomique ? Quelle est la masse d’une mole de ces atomes ?
a) En grammes
m = (25 p+)(1,673 x 10-24 g/p+) + (25 e-)(9,109 x 10-28 g/e-) + (27 n0)(1,675 x 10-24 g/ n0)
m = 8,71 x 10-23 g
b) En unité de masse
On néglige les électrons
A = 25 u + 27 u = 52 u
dans les classes où le manuel Observatoire est utilisé.
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A = Nombre de p+ + Nombre de n0 ….. Pourquoi ????
c) Masse molaire
8,71 x 10-23 g/atome x 6,02 x 1023 atomes/mol = 52,4 g donc conclusion !!!!
Cet atome possède une masse de 52 u. 
Une mole de ces atomes possède une masse de 52 g 
26. Parmi les éléments ci-dessous, lesquels sont les isotopes du même élément ? Expliquez
votre réponse.
24
12
B,
25
C 23
12 , 12
G sont les isotopes du même élément parce qu’ils ont le même numéro atomique, mais
des nombres de masse différents.
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27. Laquelle de ces représentations est impossible ? Expliquez votre réponse.
A est impossible car le nombre de masse est toujours supérieur au numéro atomique.
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3 LA REPRÉSENTATION DES ATOMES (p. 26-29)
28. Quelle est l’utilité de la notation de Lewis ?
La notation de Lewis permet d’illustrer uniquement les électrons de valence d’un atome.
29. Indiquez si chacun des atomes ci-dessous respecte la notation de Lewis. Si ce n’est pas le
cas, expliquez pourquoi.
a)
Il est correctement illustré.
Magnésium
Il n’est pas correctement illustré, puisqu’il montre tous les électrons et pas
b)
Argon
seulement les électrons de valence, comme le veut le modèle.
Il est correctement illustré.
c)
Chlore
30. Représentez les atomes suivants à l’aide de la notation de Lewis.
b)
Aluminium
dans les classes où le manuel Observatoire est utilisé.
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a)
c)
Iode
Baryum
31. Indiquez si chacun des atomes ci-dessous respecte le modèle atomique de Rutherford-Bohr.
Si ce n’est pas le cas, expliquez pourquoi.
Oui, il respecte le modèle atomique de Rutherford-Bohr.
a)
Calcium
Non, il ne respecte pas le modèle atomique de Rutherford-Bohr. Les
b)
protons doivent être dans le noyau et les électrons, autour du noyau.
Néon
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CHAPITRE 1
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Non, il ne respecte pas le modèle atomique de Rutherford-Bohr. Un
c)
atome doit avoir le même nombre de protons et d’électrons.
Chlore
Non, la quantité de protons doit égaler la quantité
d)
d’électrons pour que l’atome soit neutre.
Lithium
32. Indiquez si chacun des atomes suivants respecte le modèle atomique simplifié. Si ce n’est
pas le cas, expliquez pourquoi.
Non, il ne respecte pas le modèle atomique simplifié. Dans ce modèle,
a)
on devrait indiquer le nombre de neutrons présents dans le noyau.
b)
dans les classes où le manuel Observatoire est utilisé.
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Sodium
Oui, il respecte le modèle atomique simplifié.
Soufre
Non, il ne respecte pas le modèle atomique simplifié. Les neutrons
c)
devraient être dans le noyau et les électrons, autour du noyau.
Aluminium
Non, il ne respecte pas le modèle atomique simplifié. Il devrait y avoir
d)
autant d’électrons que de protons.
Hélium
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33. Dessinez l’atome de fluor selon le modèle atomique simplifié.
4 LA NOTION DE MOLE (p. 30-31)
34. Combien y a-t-il de moles dans chacun des échantillons de matière ci-dessous ?
a) 12 g de carbone.
1 mole
c) 80 g d’argon.
2 moles
b) 20 g de calcium.
0,5 mole
d) 10 g de sodium.
0,43 mole
35. Quelle est la masse molaire de chacune des molécules suivantes ?
a) LiBr
7 g/mol + 80 g/mol = 87 g/mol
b) CO2
12 g/mol + (16 g/mol  2) = 44 g/mol
c) H2SO4
(1 g/mol  2) + 32 g/mol + (16 g/mol  4) = 98 g/mol
36. Un échantillon de matière contenant 0,25 mol pèse 10 g.
a) Quelle est la masse molaire de cette substance ?
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d) Mg(NO3)2 24 g/mol + (14 g/mol + 16 g/mol  3)  2 = 148 g/mol
M=
m
N
=
10 g
0,25 mol
= 40 g/mol
b) Quel élément possède la même masse molaire ?
L’argon ou calcium
37. Quelle est la masse (en g) de 6,02  1023 atomes d’or ?
6,02  1023 atomes d’or représentent une mole, donc une masse de 197 g.
38. Combien y a-t-il de particules dans un échantillon de matière qui contient trois moles de
particules ?
3  6,02  1023 = 1,806  1024 particules.
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QUESTIONS SYNTHÈSES
A. La réactivité chimique des éléments dépend de leur capacité à donner leurs électrons de
valence. Le métal le plus réactif du tableau périodique est le francium. À l’aide du modèle
atomique de Rutherford-Bohr, expliquez pourquoi.
Comme tous les alcalins, le francium ne possède qu’un seul électron de valence. Il a donc naturellement
tendance à donner cet électron pour ressembler au gaz noble situé le plus près de lui dans le tableau
périodique, soit le radon. De plus, le francium possède sept couches électroniques. Son unique électron
de valence est donc situé très loin du noyau et est moins bien retenu par ce dernier que l’électron de
valence des autres alcalins. C’est pourquoi il réagit si facilement avec les autres éléments.
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B. Différents modèles de l’atome ont été proposés au fil du
temps. Les modifications d’un modèle à l’autre ont permis
de refléter les résultats des plus récentes découvertes.
Toutefois, dans certains contextes, un modèle plus ancien
peut être suffisant. Dans cette optique, quel modèle est le
plus pertinent pour expliquer chacun des phénomènes
suivants : le modèle de Dalton, le modèle de Thomson, le
modèle de Rutherford-Bohr ou le modèle atomique simplifié ?
a) Les écrans à rayons cathodiques fonctionnent à l’aide des
rayons émis par la cathode d’un tube à décharge électrique.
Le modèle de Thomson.
b) La combustion du magnésium émet une lumière vive.
C’est pourquoi on l’utilisait autrefois dans les flashs
d’appareils photographiques.
Le modèle de Rutherford-Bohr.
c) Lors d’une réaction nucléaire, il y a souvent émission
de neutrons.
Le modèle atomique simplifié.
d) Lorsqu’on frotte un ballon sur sa tête, des électrons sont
arrachés. C’est ce qu’on appelle l’« électricité statique ».
Le modèle de Thompson.
e) Le fer se combine à l’oxygène dans une proportion de 2:3
pour former la rouille (Fe2O3).
Le modèle de Dalton.
f) L’atome est essentiellement constitué de vide.
Le modèle de Rutherford-Bohr.
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g) La masse atomique de l’hélium est de 4 u.
Le modèle atomique simplifié.
C. Préparez votre propre résumé du chapitre 1 en construisant un réseau de concepts.
Voir la section « Réseaux de concepts » du guide B.
Diagnostic
1. L’Amazonie n’est pas le seul endroit où la contamination au mercure sévit. On en relève des
concentrations relativement élevées dans les sites d’enfouissement du Québec. Nommez trois
objets de votre entourage susceptibles de contenir du mercure. Expliquez vos réponses.
Réponses variables. Exemple. Les ampoules fluocompactes parce qu’on retrouve le symbole Hg sur leur
emballage ou sur l’ampoule elle-même ; les piles parce qu’on en parle dans le manuel, à la page 20 ; les
anciens thermomètres au mercure.
2. Le mercure est un métal lourd. À l’aide des modèles atomiques et du tableau périodique des
éléments, expliquez pourquoi il appartient à cette catégorie d’éléments.
Réponses variables. Exemple. La masse atomique du mercure est de 220,59 u. On peut donc voir que
sa masse atomique est relativement élevée comparativement à l’or, par exemple. De plus, son numéro
que son noyau comporte 80 protons.
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atomique est 80 et il fait partie de la 6e période, ce qui signifie qu’il possède 6 couches électroniques et
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