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UNITE I. .
Chimie 1 : Structures et propriétés de la matière
Objectifs : Constitution d’un atome
Etre capable :
Formation d’un atome
Comprendre la constitution de la matière
PARTIE A : LES ATOMES
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1 Unite 1 Prévention des risques chimiques
I. Investigations
Activité 1 :
Une personne suit un régime sans sel.
Question : Quelle eau minérale peut-elle boire ?
Activité 2 :
L’eau de javel est utilisée pour le nettoyage et la désinfection des locaux
Questions : Quelle est sa composition chimique et pourquoi est-ce dangereux ?
Méthode :
1. Je formule des hypothèses
2. J’élabore un protocole expérimental
3. Je fais valider par l’enseignant le protocole
4. Je présente et j’interprète mes résultats
5. Je valide ou je ne valide pas mes hypothèses
6. Je réponds à la situation du problème
2 Unite 1 Prévention des risques chimiques
II. Les atomes
OBJECTIFS: Le courant électrique est constitué de particules appelés
électrons. Comme ces particules sont chargées elles permettent au courant
de circuler dans un circuit électrique.
Par convention, le sens du courant part du pôle + et va vers le pôle - d’une
pile. En fait c’est le sens inverse de circulation des électrons :
L’objectif de ce chapitre est donc de connaître les plus petites particules qui
nous entourent (en particulier les électrons) et surtout de relier cette notion
d’électrons à la notion d’atomes puis à celle de molécules.
1. Notion importante
Les particules constituant la matière sont toutes formées à partir
d’atomes.
Exemple :
La différence entre 1 personne et 1 objet :
un être humain est différent d’une gomme car les atomes qui
composent ces 2 atomes sont différents.
2. Structure de l’atome et représentation géométrique
Un atome est constitué de 2 parties :
* Noyau: composé de protons (chargés positivement) et de neutrons
(chargés négativement)
* Cortège électronique composé d’électrons (chargés négativement)
Remarque : Les électrons gravitent autour du noyau
Comparaison entre un atome et le système solaire :
Dans un atome, il y a autant de charges positives que de charges
négatives. Donc, dans un atome, il y a autant de protons que
d’électrons.
3 Unite 1 Prévention des risques chimiques
On dit alors qu’un atome est électriquement neutre.
3. Représentation simplifiée d’un atome :
On appelle Z numéro atomique : Nombre de protons
On appelle A nombre de masse : Nombre de protons et de
neutrons
4. Exemples :
a. On considère l’atome de carbone : Z=6 et A=12. Donner le
nombre de protons, neutrons et d’électrons
Comme Z=6, il y a 6 protons dans le noyau
Comme A=12, 12=6+N donc N=12-6=6, il y a 6 neutrons
Comme un atome est électriquement neutre et comme il y a 6
protons alors l’atome de carbone a 6 électrons.
b. On considère l’atome de Zinc : Z=30 et A=65. Donner le nombre
de protons, neutrons et d’électrons
Comme Z=30, il y a 30 protons dans le noyau
Comme A=65, 65=30+N alors N=65-30=35, il y a 35 neutrons
Comme un atome est électriquement neutre, il y a 30 protons
donc il y a 30 électrons.
4. Caractéristiques intéressantes
Quelques rappels concernant les tableaux de conversion des
masses
Pour mesurer la masse d’un objet, on utilise une balance et l’unité
du système international est le kg :
T Kg hg dag g dg cg mg
4 8 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0, 2
0, 0 5 0 0 0
4 Unite 1 Prévention des risques chimiques
Une élève a une masse de 48 kg=48000000=4,8X107mg
0,2dag=0,000002T=2x10-6T
0,05g=5000mg=5x10-3T
Un électron, un proton et un neutron sont des particules très
petites
5. Symboles des principaux atomes et représentation symbolique
Pour écrire plus rapidement les atomes utilisés, on utilise des
symboles :
Exemples :
Hydrogène : H
Carbone : C
Oxygène : O
Sodium : Na
Fer : Fe
Chlore : Cl
Zinc : Zn
Aluminium : Al
Cuivre : Cu
Remarque :
Lorsqu’il n’y a qu’une seule lettre celle-ci est en majuscule
Lorsqu’il y a 2 lettres, la 1ère est en majuscule et la 2ème est en
minuscule.
En plus de ce symbolisme, pour une lecture plus rapide, on place
en haut à gauche le nombre de masse et en bas à gauche le
numéro atomique
Exemple :
Le Sodium : Z=11 et A=23
On écrit 23
Na
11
6. Les isotopes
5 Unite 1 Prévention des risques chimiques
Des atomes sont isotopes si leurs noyaux contiennent le même
nombre de protons mais des nombres de neutrons différents
Exemple :
Les isotopes de l’hydrogène
L’hydrogène a pour symbole H avec Z=1 et A=1
Il existe des isotopes à cet élément :
particules H Z=1 et A=2 H Z=1 et A=3
protons 1 1
neutrons 2-1=1 3-1=2
électrons 1 * 1 *
* car un atome est électriquement neutre
Expérience sur l’élément cuivre
Dans un tube contenant une solution d’acide nitrique, on
introduit un copeau de cuivre.
Représentation de l’expérience
Observations
* la solution prend une couleur ………… caractéristique des ions
cuivre II (Cu²+)
* des vapeurs ………… (toxiques) se ……………..
Conclusion :
Le ………….. s’est transformé en …………….. (Cu²+)
6 Unite 1 Prévention des risques chimiques
ACTIVITES DOCUMENTAIRES
Matière continue ou discontinue ?
Pour expliquer la matière, deux principales hypothèses se sont opposées durant
plus de 2000 ans (depuis -400 Av JC). Deux philosophes grecs nous ont laissé
des traces de ces débats qui animaient la société antique.
La première hypothèse, propagée par Aristote, veut que la matière soit
composée de 4 éléments : l’eau, le feu, l’air et la terre. Selon lui, tous ce qui nous
entoure est une composition de ces quatre éléments initiaux. La matière est
aussi selon lui indivisible à l’infini. Même avec le plus puissant des microscopes on
ne pourrait pas distinguer des grains de matière…
L’autre hypothèse, défendue par Démocrite, voulait qu’il y ait en toute matière
des grains, ou atomes. Ceux-ci seraient séparés par du vide. C’est ce que l’on
appelle la discontinuité de la matière. Un puissant microscope devrait voir un
jour ces fameux atomes de matière.
Aristote était un philosophe très réputé, ce que fît que sa théorie soit
privilégiée pendant plus de 2000 ans. La théorie de la continuité de la matière
avait gagné la première bataille.
De nos jours, nous avons la solution à cette question. Cette solution se trouve
juste au-dessus de nos têtes. A l’image des planètes et des constellations, la
matière est constituée de grains, soit des minuscules boules de matière séparés
par du vide. Ces particules sont appelées atomes. Cette conclusion est due aux
expériences de scientifiques du XVIIIe, XIXe et XXe siècle.
Newton, que l’on retrouvera souvent cette année, a été le premier à appliquer à
ce monde minuscule les mêmes théories qu’il appliquait à l’astronomie.
I. Le vide, c’est quoi.
Le vide, c’est … l’absence de matière. L’air qui nous entoure n’est pas du vide. Des
atomes volent autour de nous. Ils sont à l’origine du son qui se propage par
exemple.
Le vide se créé facilement. L’expérience suivante le met en scène.
7 Unite 1 Prévention des risques chimiques
Expérience de la cloche à vide.
Représente l’expérience de la cloche à vide et du réveil, et reporte les
observations
Réveil dans la cloche Réveil dans la cloche sous vide
Nous voyons que le vide …………………………… la propagation du son.
II. Quelle est la taille de ces atomes ?
La taille d’un atome normal est de l’ordre du cent millionième de
centimètre, taille dont il est assez difficile de se faire une
représentation claire. Pour se donner une idée de ce que cela peut
représenter comme dimension par rapport à des objets
macroscopiques qui nous entourent, prenez par exemple une table de
cuisine ordinaire.
Imaginez que chaque atome qui compose cette table
soit de la grosseur d’un grain de sable. À cette
échelle de grossissement, la table aurait quelques
3500 Km de long, soit la distance entre Paris et
Bagdad !
8 Unite 1 Prévention des risques chimiques
Questions :
1. Quelle est la première hypothèse ?
……………………………………….................................................................
..........................................................................................................
.............................................................................
2. Quelle est la seconde hypothèse ?
……………………………………….................................................................
..........................................................................................................
.............................................................................
3. Qu’est ce que le vide ?
…………………………………………………………….……………………………
………………………………………………………………………………………….
9 Unite 1 Prévention des risques chimiques
L’objectif de cette séance est de créer un diagramme circulaire représentant la proportion
des éléments présents dans la croûte terrestre. Mais pourquoi donc faire un diagramme
circulaire ? Simplement pour ceci : Les données chiffrées sont plus facilement analysées
lorsqu’elles sont présentées sous forme d’un histogramme, diagramme en barre, ou
diagramme (semi-)circulaire
Ce qu’il vous faut :
-Le logiciel excel ou Openoffice Calc (donc un ordinateur aussi).
-Le tableau suivant dûment complété.
-Le logiciel word, ou openoffice Write, afin de rédiger votre compte rendu.
Commençons :
Lancer le logiciel Word, puis cliquer sur Fichier Nouveau.
Une page blanche apparaît donc. Afin d’éviter de perdre votre travail, enregistrez dès à
présent votre travail dans votre répertoire personnel. Pour ce faire, cliquer sur
« enregistrer sous ». Votre fichier doit porter le nom
« Ch3_diag_chimie_NOM.doc » .Cliquer sur enregistrer régulièrement ensuite, afin de
sauvegarder votre travail tout au long de la progression.
o Commencez par indiquer votre NOM, Prénom, classe et groupe en haut de votre rapport.
Sauvegarder ensuite.
o Recopier le tableau suivant, en prenant soin de compléter le nom complet de l’élément.
Symbole de l’élément Nom complet de l’élément % dans la croûte terrestre
O 47
Si 28
Al 8
Fe 4.5
Ca 3.5
Na 2.5
Mg 2.2
Autres 4.3
Lancer le logiciel Excel, puis cliquer sur Fichier Nouveau.
Cliquer sur « enregistrer sous ». Votre fichier doit porter le nom
« Ch3_diag_chimie_NOM.xls » et être présent dans le même répertoire que le .doc
précédent.
Dans les colonnes A et B du classeur Excel, effectuer la saisie des données. Enregistrer
régulièrement votre travail encore une fois (c’est une TRES bonne habitude à prendre).
Sélectionner ensuite les colonnes A et B ; dans le menu Données, sélectionner Trier puis
choisir % dans la croûte terrestre décroissant OK.
Utilisation des TICE : Réalisation d’un diagramme circulaire
10 Unite 1 Prévention des risques chimiques
Sélectionner à nouveau le tableau. Dans le menu Insertion, choisir Graphique puis
sélectionner Secteurs.
Cliquer sur suivant pour continuer, à nouveau sur Suivant, et dans l’étape 3, modifier le
titre « Eléments de la croûte terrestre ». Dans l’onglet Etiquettes, cocher Nom de catégorie,
et Valeur.
Cliquer sur suivant et dans l’étape 4, sélectionner Sur une nouvelle feuille. Cliquer sur
Terminer.
Enregistrer enfin votre classeur Excel.
Faîtes une copie du diagramme (voir annexe Copier-Coller). Insérer le dans votre compte
rendu sur Word.
Modifier la taille du graphique si nécessaire.
Annexe : Le copier-coller
Le copier coller s’utilise surtout dans les éditeurs de textes (logiciels de bureautique etc.). Il
permet de copier un emplacement et de le coller sur un autre fichier.
Comment copier ?
-Sélectionner le texte à copier, ou l’image puis faire clique-droit Copier ou Control-C
(raccourci clavier).
-Eventuellement appuyer sur impr écran afin de faire une copie de l’écran en face de
vous.
Comment coller :
-Control + V pour coller
-Clique-droit de la souris puis Coller
11 Unite 1 Prévention des risques chimiques
Exercice 1 :
Déterminer le nombre de protons, d’électrons et de neutrons des atomes suivants :
2814Si; 42He; 94Be; 52
24Cr; 23892U
Exercice 2 :
Le fer sous forme pur ou d’alliages est le métal le plus utilisé dans l’industrie. Le symbole de
l’atome de fer est :
1. Que représente les nombres 56 et 26
2. Combien de protons son noyau contient-il ?
3. Combien l’atomes de fer a-t-il d’électrons en mouvement autour de son noyau
Exercice 3 :
Reproduire et compléter le table-dessous avec les groupes de mots suivants :
Chargé positivement ; chargé négativement ; électriquement neutre
Atome Electron Noyau Proton Neutron
Exercice 4 :
Compléter le tableau suivant avec les symboles ou les noms des éléments :
Nom Symbole Nom Symbole Nom Symbole
Aluminium fer Oxygène
Ag H Plomb
N Au S
Exercice 5 :
Lycée Pierre André Chabanne Année 2012-2013
CAP coiffure
Travaux dirigés 1 : Partie A les atomes
12 Unite 1 Prévention des risques chimiques
Compléter les phrases suivantes :
a) Un atome étant électriquement ……………...., le nombre de protons dans un atome est égal au
nombre ……………….
b) Le symbole d’un atome de chlore est Cl.
17 est le ………………….. 35 est le …………………..
Le noyau de l’atome de chlore est constitué de …… particules dont …… protons et ……
neutrons. Pour assurer la neutralité électrique, …… électrons gravitent autour du noyau de
l’atome de chlore.