Chimie 3ème

Chapitre 1 Les atomes et les ions
Chimie 3ème
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DE L’ANTIQUITÉ À NOS JOURS :
COMMENT EST CONSTITUÉE LA MATIÈRE ?
I. L’ATOME : UN MODÈLE POUR COMPRENDRE LA CHIMIE.
Activité documentaire : lire le texte et répondre aux questions au crayon de papier.
Dès 420 avant JC, Démocrite (philosophe grec) a l’intuition de l’existence des atomes et invente leur nom (« atomos » en grec qui
signifie insécable).Aristote (philosophe grec) conteste cette existence et son prestige est tel qu’il faut attendre le début du XIXème siècle
pour que cette idée reprenne vie.
 En 1805, John Dalton annonce au monde l’existence des atomes.
 En 1881, J. J.Thomson découvre l’un des composants de l’atome. Il s’agit de particules élémentaires négatives appelées en 1891
électrons.
 Au début du XXème siècle, l’ambition des physiciens est de proposer un modèle de l’atome en précisant la répartition de la charge
électrique à l’intérieur de celui-ci.
 En 1904, Thomson partant de l’idée que l’atome est électriquement neutre, pense qu’il doit contenir des charges positives qui doivent
compenser les charges négatives des électrons. Il suppose que la charge positive est répartie dans un petit volume (qui peut avoir la
forme d’une sphère) et qu’elle est parsemée d’électrons (pudding de Thomson).
 En 1910 Rutherford bombarde différents échantillons de matière (cuivre, or, argent) avec des particules et il déduit de son expérience
que la charge positive doit occuper un tout petit volume qu’il appelle " noyau ". Après " un petit calcul " il trouve que la majorité de la
masse de l’atome est concentrée dans un noyau minuscule. Les dimensions du noyau sont de l’ordre de 10-15m (100 000 fois moins que
les dimensions de l’atome) et sa charge totale est un multiple entier de la charge de l’électron (au signe près).
 Rutherford pense alors au modèle planétaire pour décrire un atome. En effet la masse du système solaire est essentiellement concentrée
dans le Soleil tout comme celle de l’atome est concentrée dans le noyau. Il propose donc comme modèle un tout petit noyau chargé
positivement et comportant l’essentiel de la masse de l’atome, autour duquel les électrons décrivent des orbites.
Depuis, d’autres modèles plus complexes ont permis d’expliquer de nombreux autres phénomènes. Le modèle actuel de l’atome est
l’aboutissement d’une longue histoire au cours de laquelle les représentations qu’on s’en fait ont profondément évolué. Nous
retiendrons pour la classe de troisième un modèle simple constitué d’un noyau autour duquel gravitent des électrons qui forment un
nuage électronique.
Il est nécessaire d’élaborer un modèle pour pouvoir expliquer différents phénomènes et en prévoir les conséquences. Celles-ci,
soumises à l’expérience, permettent de valider le modèle, de l’améliorer ou de le rejeter. Cependant, il n’est pas toujours nécessaire
d’utiliser le modèle le plus complexe pour expliquer de façon simple un certain nombre d’observations. Il suffit de bien en connaître
les limites.
Texte construit à partir de Sciences et Avenir de décembre 1994, Sciences et Vie Junior d’octobre 1998,
Electrons et Atomes (Thèmes Vuibert) et des documents d’accompagnement.
II. COMMENT LE MODÈLE ATOMIQUE A-T-IL EVOLUÉ ?
1. Parmi les différents savants qui ont participé à l’élaboration du modèle atomique, relever ceux qui sont cités dans le texte
depuis le début du XIXème siècle.
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2. Le modèle de J. J. Thomson.
 Quel est le constituant de l’atome découvert par J. J. Thomson ?
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 Cette particule porte-t-elle une charge ? Laquelle ?
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 Quel est le modèle proposé par J. J. Thomson ?
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But du chapitre,
Savoir que :
La matière a une structure lacunaire.
L’atome est constitué d’un noyau et d’électrons.
Les atomes et les molécules sont électriquement neutres.
L’électron et les ions sont chargés électriquement.
Être capable de :
Extraire d’un document les informations relatives aux dimensions de l’atome et du noyau.

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3. Le modèle de Rutherford.
 Que déduit Rutherford de son expérience ?
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 Que trouve-t-il après « un petit calcul » concernant :
- La masse de l’atome comparée à celle du noyau ?
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- Les dimensions de l’atome comparées à celle du noyau ?
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- Le nombre de particules positives du noyau par rapport au nombre d’électrons ?
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 Pourquoi peut-on dire que la matière est constituée essentiellement de vide ?
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 Quel est le modèle proposé par Rutherford ?
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4. Quel modèle allons-nous retenir ?
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5. Pourquoi le modèle de Rutherford est-il inexact ?
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III. MODELE DE L’ATOME :
A retenir
Propriété
Conséquence
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Chapitre 1 Les atomes et les ions
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LES IONS
I. NOTION D’ESPECES ELECTRIQUEMENT CHARGEES :
Activité documentaire :
L’étiquette d’une eau minérale indique la présence
d’espèces électriquement chargées, ces espèces sont
appelées des ions, ces ions sont formés à partir
d’atomes ou groupes d’atomes. Lorsque la formule
chimique d’une espèce contient le signe « + », il est
chargé positivement et est appelé cation ; lorsque la
formule contient un signe « - », l’ion est chargé
négativement et est appelé anion.
1. Identifiez sur l’étiquette, les espèces chargées positivement et celles chargées négativement.
Anion
Formule
Nom
Cation
Formule
Nom
2. Indiquez les espèces qui sont formées à partir d’un atome (les ions monoatomiques) et celles qui
sont formées à partir d’un groupe d’atomes (les ions polyatomiques).
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3. Conclusion sur les types d’ions :
DEFINITIONS
A SAVOIR
Les ions : …………………………………………………………………………………………………………...
Les anions : ………………………………………………………………………………………………………...
Les cations : ………………………………………………………………………………………………………..
Les ions monoatomiques : ………………………………………………………………………………………...
Les ions polyatomiques : ………………………………………………………………………………………….
II. FORMATION DES IONS :
La formation d’un ion résulte de la variation du nombre d’électron de l’atome ou du groupement d’atomes
correspondant.
Si perte d’un (ou plusieurs électrons)  l’ion possède plus de charges ……… que de charges ………  c’est un …………… .
Si gain d’un (ou plusieurs électrons)  l’ion possède plus de charges ……… que de charges ………  c’est un …………… .
CONCLUSIONS SUR LA FORMATION DES IONS
A SAVOIR
Un cation est un atome (ou un groupe d’atome) qui a …………… un ou plusieurs électrons.
Un anion est un atome (ou un groupe d’atome) qui a …………… un ou plusieurs électrons.
Exemples :
Ion
Nom
Charge
Type d’ion
Formation
Zn2+
SO42-
Cl-
Analyse
mg/L
Analyse
mg/L
Na+
8
Cl-
14
K+
2,3
SO42-
220
Ca2+
165
NO3-
< 2
Mg2+
36
HCO3-
393

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EXERCICES
Les atomes et les ions
Exercice 1.
Lorsqu’on laisse du sulfate de fer II (contient des ions Fe2+) dans une coupelle, sa couleur verte évolue vers la couleur
rouille ; il se transforme en sulfate de fer III. Le sulfate de fer III contient des ions Fe3+. Un atome de fer possède 26
électrons.
Remplir le tableau suivant :
Nom
Atome de fer
Ion fer II
Ion fer III
Formule
Nombre d’électrons
Nombre de charges positives
dans le noyau
Charge électrique globale
Exercice 2.
Le sel de table est aussi appelé chlorure de sodium. Il est formé par l’association de deux ions : l’ion chlorure Cl- et l’ion sodium
Na+.
1. L’atome de chlore possède 17 électrons ; combien en possède l’ion chlorure ?
2. Combien de charges positives porte le noyau de l’atome de chlore ?
3. Qu’en est-il du noyau de l’ion chlorure ?
4. Répondre aux questions 1, 2 et 3 pour le sodium, sachant que l’atome de sodium possède 11 électrons.
Exercice 3 :
Le noyau de l’ion cobalt Co3+ porte 27 charges positives.
Déterminer :
1. Le symbole de l’atome de cobalt.
2. Le nombre de charges positives que porte le noyau de l’atome de cobalt.
3. Le nombre d’électrons présents dans l’atome de cobalt.
4. Le nombre d’électrons présents dans l’ion cobalt Co3+.
5. Le nombre de charges positives que porte le noyau de l’ion cobalt Co2+, ainsi que le nombre d’électrons qui l’entourent.
Exercice 4 :
Remplir le tableau suivant :
Nombre de charges du noyau
Nombres d’électrons
Formule
Nom
26
Atome de fer
30
Zn2+
17
Cl-
0
H+
Ion hydrogène
28
Ni2+
Ion nickel
17
OH-
Ion hydroxyde
Entourer en bleu les anions, en vert les cations et souligner les ions polyatomiques
Exercice 5 :
La formule et le nom :
Un ion est constitué d’un atome d’hydrogène, d’un atome de carbone et de trois atomes d’oxygène, il possède un électron en
excédent.
1. Ecrire sa formule.
2. Trouver son nom à l’aide de la charade suivante :
- Mon premier est un animal mythologique combattu par Hercule.
- Mon second est un liquide.
- Mon troisième est un oiseau des bois.
- Mon quatrième est un « non » étranger.
- Mon cinquième transporte des passagers.
- Mon sixième n’est pas laid.
- Mon septième est une sorte de tresse.
- Mon tout est un ion qui se trouve en grande quantité dans les eaux minérales.