Physique – Chimie Seconde Notions fondamentales Chimie

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Secon
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Notions fond
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Chimi
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t
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p
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e
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©Cne
d
-2010
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3
Chimie – SP20
Chimie
Cha
p
itre 1 Le modèle de l’atome
Cha
p
itre 2 Les éléments chimiques
Cha
p
itre 3 Les molécules
Cha
p
itre 4 Classification périodique des éléments
Cha
p
itre 5 La mole
C
hapitre
6
Les solutions aqueuses
C
hapitre 7 Formulation d’un médicament
C
hapitre
8
Obtention d’une espèce chimique naturelle
C
hapitre
9
Synthèse d’espèces chimiques
C
hapitre 1
0
La réaction chimique
Sommaire
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5
Chapitre 1 – SP20
Chapitre 1
C
h
i
m
i
e
Connaître la constitution de l’atome
(
structure, particules constitutives
).
 Connaître et uti
l
iser
l
e sym
b
o
l
e Z
AX
Donner
l
a structure
d’
un atome ou
d’
un ion monoatomique à partir
d
e son
numéro atomique Z et
d
e son nom
b
re
d
e nuc
l
éons A.
Savoir que
l’
atome est é
l
ectriquement neutre.
1.
St
r
uctu
r
e
de
l’
ato
m
e
Dans
l’
Antiquité,
l’
atome a été consi
d
éré comme
l
a particu
l
e é
l
émentaire
d
e
l
a
matière
(
Démocrite
)
. Cette théorie était seulement due à des intuitions et non à
d
es t
h
éories ou o
b
servations ex
p
érimenta
l
es
.
Il a
f
allu attendre la
f
in du XI
X
e
siècle pour que cette théorie soit con
f
irmée par
d
es expériences qui permirent
d
e mettre en évi
d
ence
l’
existence
d
e particu
l
es
constitutives
d
e
l’
atome :
l
es é
l
ectrons
.
 L’expérience de Rutherford
Les philosophes
g
recs de l’Antiquité ont eu, les premiers, l’idée de l’atome qu’ils
cro
y
aient insécables (atomos : non divisibles).
L’expérience du physicien anglais Ernest Ruther
f
ord réalisée en 1911, permis d’al
-
l
er p
l
us
l
oin
d
ans
l
a connaissance
d
e
l
a structure
d
e
l’
atome.
L’expérience se produit à l’aide d’une enveloppe de verre dans laquelle rè
g
ne un
vide
p
oussé
.
Objectifs
Particules α
Feuille d'or
Plomb protecteur
Source radioactive
Rayonnement α
Écran fluorescent
ou pellicule sensible
Chapitre
1
Le modèle de l’atome
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6
Chapitre 1 – SP20
Chapitre 1
C
himi
e
U
ne source radioactive émet des no
y
aux d’hélium
(
particules
α
c
h
ar
g
ées posi-
t
ivement) qui sont dirigés vers une mince
f
euille d’or d’épaisseur de l’ordre du
m
icromètre
(
10
-6
m
)
.
O
n observe les résultats de l’expérience sur un écran fluorescent (t
y
pe écran d’os-
c
illosco
p
e)
p
ermettant de visualiser les di
ff
érents im
p
acts de
p
articules
α
a
p
r
è
s
l
eur éventuelle traversée de la
f
euille d’or
.
R
uther
f
ord
f
it les observations suivantes :
1.
Au centre de l’écran, sur la tra
j
ectoire initiale du faisceau de particules
α
,
se
t
rouve une tache lumineuse
,
brillante et très intense
.
2
. Présence d’un
p
etit nombre de fluorescences en dehors de la tache centrale,
en
d
ivers en
d
roits
d
e
l’
écran.
Pourquoi cette expérience ne permet-elle pas de considérer l’atome comme
une sphère pleine ?
La majorité des particules
α
sont – elles déviées par les atomes de la feuille
d’or ?
Quelle déduction peut-on faire quant à la structure de la feuille d’or ?
Quel est l’intérêt d’utiliser une
mince
feuille d’or ?
L
e Ph
y
sicien an
g
lais Ernest Rutherford a montré en 1911, par l’expérience, que :
L
a matière étant é
l
ectriquement neutre, i
l
existe
d
onc une ou p
l
usieurs c
h
ar
g
es
él
ectriques é
l
émentaires né
g
atives, appe
l
ées électrons
.
O
n peut modéliser
l’
atome et son noyau par
d
es sp
h
ères.Un modèle es
t
une
représentation destinée à se rapprocher le plus possible de la réalité de
f
açon à
tenir compte
d
es résu
l
tats expérimentaux.
Le ra
y
on atomique est de l’ordre de 1
0
-
1
0
m soit 100
p
m (1
p
icomètre = 1.1
0
-
12
m
), tandis que le ra
y
on du no
y
au est de l’ordre de 10-1
5
m
soit 1 fm
(
1 femto-
m
èt
r
e
= 1.1
0
-
1
5
m
)
.
L
e rapport ra
t
om
e
/
r
no
y
a
u
= 1
0
5
donc on peut considérer le noyau environ 100000
fois plus petit que l’atome.
y
Activité 1
• L’atome est constitué d’un noyau et d’électrons en mouvement autour du
noyau.
• L’atome est électriquement neutre.
L’atome a une structure lacunaire, constitué par un noyau très petit, entouré
d’un espace important et presque vide occupé par le(s) électron(s), le noyau
étant chargé d’électricité positive.
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Chapitre 1 – SP20
Chapitre 1
C
h
i
m
i
e
La va
l
eur
d
u ra
y
on
d
e
l’
atome est
d
éterminée à partir
d
u vo
l
ume maxima
l
d
ans
le
q
uel les électrons de l’atome se dé
p
lacent au cours de leur mouvement désor
-
donné. A titre de comparaison, si le no
y
au avait les dimensions d’une noix
(
1cm
de rayon environ
)
, alors l’atome serait une sphère de 1
0
5
c
m
d
e rayon, soit : 10
3
m
,
c
’
est-à-
d
ire 1
k
m. On peut imaginer a
l
ors une noix
d
ans une sp
h
ère
d
e 1
k
m
d
e
rayon et mieux compren
d
re
l’
expression : « l’atome est presque vide ».
2.
C
onstituants de l’atom
e
2.1. L’
é
l
ect
r
o
n
L’électron (s
y
mbolisé
e
-
) (découvert en 1899) porte une char
g
e élémentaire
né
g
ative : la charge élémentaire est la plus petite char
g
e électrique que l’on
connaisse ; elle s’exprime en coulomb (C) ; dans le cas de la char
g
e né
g
ative, sa
v
a
l
eu
r
est
:
-e = -1
,6
.1
0
-1
9
C (si
g
ne - pour indiquer : électricité né
g
ative).
Remarque : la valeur est exprimée avec 2 chi
ff
res signi
f
icati
f
s.
La masse de l’électron a été déterminée ex
p
érimentalement :
m
e
- = 9
,
1.1
0
-3
1k
g
.
2.2. Les particules du no
y
au
Le noyau possè
d
e p
l
usieurs particu
l
es. Le noyau est constitué
d
enucléons
(
comme « nucléaire » qui vient de « noyau »
)
.
IL existe deux t
y
pes de nucléons :
Proton (découvert par
Rutherford en 1919) Chargé +e=+1,6.10-19Cm
proton = 1,673.10-27 kg
Neutron (découvert
p
ar
Chadwick en 1932
)
n
on char
g
é (neutre)
m
n
eut
r
o
n= 1
,
675.10-
27
k
g
Un proton porte une char
g
e élémentaire positive : +e = =+1,6.10-1
9
C.
Que peut-on dire de la masse des protons et des neutrons ?
Calculer le rapport entre la masse d’un nucléon et celle d’un électron.
Conclusion ?
Que peut-on dire alors de la répartition de masse dans l’atome ?
Activité 2
Activité 3
Activité 4
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