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Kaléidoscope, 4 e secondaire ST Chapitre 1 - Corrigé Reproducon autorisée © TC Média Livres Inc. 1 Kaléidoscope, 4 e secondaire Science et technologie Chapitre 1 L’organisaon de la maère Page 8 Acvités 1.1 1. a) Il s’agit de Démocrite (460-370 av. J.-C.) et d’Aristote (384-322 av. J.-C.). Page 9 b) Selon le modèle de Démocrite, la maère est constuée de parcules indivisibles nommées « atomes » : c’est la théorie de la disconnuité. De son côté, Aristote spule que la maère est connue : c’est la théorie de la connuité. 2. Non. Les modèles de Démocrite et d’Aristote ne sont pas des modèles scienfiques, car ils ne reposent ni sur des observaons ni sur des expérimentaons scienfiques, contrairement aux modèles de Dalton, de Thomson et de Rutherford. 3. John Dalton s’est appuyé sur le modèle de Démocrite. 4. John Dalton a été surnommé le « père de la théorie atomique ». 5. Les caractérisques du modèle de Dalton sont les suivantes : 1. La maère est composée de parcules indivisibles qu’on appelle « atomes ». 2. Les atomes d’un même élément sont idenques. 3. Les atomes d’éléments disncts sont différents. 4. Lors des réacons chimiques, les atomes se réassemblent pour former de nouvelles substances. 6. a) Les atomes 1 et 2 représentent le même élément. b) Les atomes 1 et 3 représentent des éléments différents. Page 10 c) Ce schéma illustre le point suivant : « Lors des réacons chimiques, les atomes se réassemblent pour former de nouvelles substances. » 7. b), d), e), f) 8. Le modèle de Thomson est surnommé « plum- pudding » parce que sa représentaon de l’atome ressemble au gâteau anglais du même nom, constué d’une pâte (chargée posivement) dans laquelle sont insérés des raisins secs (électrons, de charge négave). 9. La découverte de l’électron par Thomson représente un tournant historique parce qu’elle démontrait que l’atome n’était pas indivisible. 10. a) Le rayonnement radioactif est composé de trois constituants : des particules de charge positive, les particules α (alpha) ; des particules de charge négative, les particules β (bêta) ; un rayonnement électriquement neutre, les rayons γ (gamma). Page 11 b) Rutherford réussit à idenfier les trois constuants du rayonnement radioacf en ulisant un champ électrique. c) Cee expérience lui permit d’observer l’existence de parcules de charge posive, ce dont ne tenait pas compte le modèle de Thomson. 11. Pour modifier le modèle de Thomson de façon à obtenir celui de Rutherford, on doit : 1. Concentrer toute la sphère posive en un noyau pet et dense. 2. Placer les électrons autour du noyau en leur permeant de se déplacer dans un espace qui forme une sphère beaucoup plus grande que la taille du noyau. 12. a) Un faisceau de parcules α (alpha) est dirigé vers une mince feuille d’or. Trois types de comporte- ment sont alors observés : 1. La majorité des parcules α traverse la feuille d’or sans aucune déviaon. 2. Un pet nombre de parcules α (environ 1/10 5 ) ne traverse pas la feuille d’or, mais rebondit sur elle. 3. Un certain nombre de parcules α est dévié après avoir traversé la feuille d’or. b) Il en a déduit que l’atome était essenellement constué de vide. c) Ce sont les parcules α qui passent très près des noyaux des atomes de la feuille d’or qui sont déviées. Comme les parcules α sont de charge posive et que les charges de même signe se repoussent, on en déduit que la charge électrique du noyau est posive.

Kaléidoscope, 4 secondaire Science et technologie

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Kaléidoscope, 4e secondaire ST Chapitre 1 - Corrigé� Reproduction�autorisée�©�TC�Média�Livres�Inc. 1

Kaléidoscope, 4e secondaireScience et technologie

Chapitre 1 L’organisation de la matièrePage 8

Activités 1.1

1.� a)� �Il�s’agit�de�Démocrite�(460-370�av.�J.-C.)�et�d’Aristote�(384-322�av.�J.-C.).

Page 9

� b)� �Selon�le�modèle�de�Démocrite,�la�matière�est��constituée�de�particules�indivisibles�nommées�« atomes » :�c’est�la�théorie�de�la�discontinuité.� De�son�côté,�Aristote�stipule�que�la�matière�est�continue :�c’est�la�théorie�de�la�continuité.

2.� �Non.�Les�modèles�de�Démocrite�et�d’Aristote�ne�sont�pas�des�modèles�scientifiques,�car�ils�ne�reposent�ni�sur�des�observations�ni�sur�des�expérimentations��scientifiques,�contrairement�aux�modèles�de�Dalton,� de�Thomson�et�de�Rutherford.

3.� John�Dalton�s’est�appuyé�sur�le�modèle�de�Démocrite.

4.� �John�Dalton�a�été�surnommé�le�« père�de�la�théorie�atomique ».

5.� �Les�caractéristiques�du�modèle�de�Dalton�sont�les� suivantes :�

� 1.� �La�matière�est�composée�de�particules�indivisibles�qu’on�appelle�« atomes ».�

� 2.� Les�atomes�d’un�même�élément�sont�identiques.� 3.� �Les�atomes�d’éléments�distincts�sont�différents.�� 4.� �Lors�des�réactions�chimiques,�les�atomes�se�

�réassemblent�pour�former�de�nouvelles�substances.

6.� a)� Les�atomes�1�et�2�représentent�le�même�élément.� b)� �Les�atomes�1�et�3�représentent�des�éléments�

�différents.

Page 10

� c)� �Ce�schéma�illustre�le�point�suivant :�« Lors�des��réactions�chimiques,�les�atomes�se�réassemblent�pour�former�de�nouvelles�substances. »

7.� b),�d),�e),�f)

8.� �Le�modèle�de�Thomson�est�surnommé�« plum-pudding »�parce�que�sa�représentation�de�l’atome�ressemble�au�gâteau�anglais�du�même�nom,�constitué�d’une�pâte�(chargée�positivement)�dans�laquelle�sont�insérés�des�raisins�secs�(électrons,�de�charge�négative).

 9. �La�découverte�de�l’électron�par�Thomson�représente�un�tournant�historique�parce�qu’elle�démontrait�que�l’atome�n’était�pas�indivisible.

10.� a)� �Le�rayonnement�radioactif�est�composé�de� trois�constituants :�des�particules�de�charge� positive,�les�particules�α�(alpha) ;�des�particules�de�charge�négative,�les�particules�β�(bêta) ;�un�rayonnement�électriquement�neutre,�les�rayons�γ�(gamma).

Page 11

� b)� �Rutherford�réussit�à�identifier�les�trois�constituants�du�rayonnement�radioactif�en�utilisant�un�champ�électrique.

� c)� �Cette�expérience�lui�permit�d’observer�l’existence�de�particules�de�charge�positive,�ce�dont�ne�tenait�pas�compte�le�modèle�de�Thomson.�

11.� �Pour�modifier�le�modèle�de�Thomson�de�façon�à��obtenir�celui�de�Rutherford,�on�doit :

� 1.� �Concentrer�toute�la�sphère�positive�en�un�noyau�petit�et�dense.

� 2.� �Placer�les�électrons�autour�du�noyau�en�leur��permettant�de�se�déplacer�dans�un�espace�qui�forme�une�sphère�beaucoup�plus�grande� que�la�taille�du�noyau.

12.� a)� �Un�faisceau�de�particules�α�(alpha)�est�dirigé�vers� une�mince�feuille�d’or.�Trois�types�de�comporte-ment�sont�alors�observés :�

� 1.� �La�majorité�des�particules�α�traverse�la�feuille� d’or�sans�aucune�déviation.�

� 2.� �Un�petit�nombre�de�particules�α�(environ�1/105)�ne�traverse�pas�la�feuille�d’or,�mais�rebondit�sur�elle.

� 3.� �Un�certain�nombre�de�particules�α�est�dévié�après�avoir�traversé�la�feuille�d’or.

� b)� �Il�en�a�déduit�que�l’atome�était�essentiellement�constitué�de�vide.

� c)� �Ce�sont�les�particules�α�qui�passent�très�près� des�noyaux�des�atomes�de�la�feuille�d’or�qui�sont�déviées.�Comme�les�particules�α�sont�de�charge�positive�et�que�les�charges�de�même�signe�se��repoussent,�on�en�déduit�que�la�charge�électrique�du�noyau�est�positive.

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Page 2: Kaléidoscope, 4 secondaire Science et technologie

Kaléidoscope, 4e secondaire ST Chapitre 1 - Corrigé� Reproduction�autorisée�©�TC�Média�Livres�Inc. 2

Page 12

� d)� �Puisqu’il�y�a�environ�1�particule�α�sur�100�000�qui�heurte�le�noyau�et�qui�rebondit�sur�la�feuille�d’or,�on�peut�en�conclure�que�le�diamètre�de�l’atome�est�environ�100�000�fois�plus�grand�que�celui�du�noyau.

13.� a)

Électron

Atome

Noyau

� b)� • �L’atome :�il�est�essentiellement�constitué� de�vide.

� � • �Le�noyau :�il�est�très�petit�comparativement�à�l’atome.�Il�est�chargé�positivement,�et�c’est�là�que�se�concentre�la�quasi-totalité�de�la�matière.

� � • �Les�électrons :�de�charge�négative,�ils�se��déplacent�autour�du�noyau�dans�un�espace�beaucoup�plus�grand�que�la�taille�du�noyau.

� c)� �Le�modèle�de�Rutherford�est�surnommé�« modèle�planétaire »�à�cause�de�sa�similitude�avec�le� mouvement�des�objets�célestes�(les�électrons)� qui�gravitent�autour�du�Soleil�(le�noyau).

Page 13

14.� �Niels�Bohr�a�modifié�le�modèle�de�Rutherford�de�façon�importante�et�a�trouvé�une�explication�au��comportement�des�électrons�à�l’intérieur�de� l’atome :

� 1.� �Les�électrons�se�déplacent�sur�des�orbites��électroniques�précises�(appelées�aussi�« couches�électroniques »).�

� 2.� �Chaque�orbite�électronique�correspond�à�un��niveau�d’énergie�précis.�Plus�on�s’éloigne� du�noyau,�plus�le�niveau�énergétique�des� orbites�augmente.

� 3.� �Chaque�orbite�contient�un�nombre�précis��d’electrons.

15.�

Électron

Noyau

Orbite électronique

� � �Le�noyau�de�l’atome�est�positif�et�très�petit��comparativement�à�la�taille�de�l’atome.�Les�électrons�gravitent�autour�du�noyau�sur�des�orbites�bien�défi-nies,�qui�sont�beaucoup�plus�grandes�que�la�taille�du�noyau.�Chaque�orbite�électronique�correspond�à�un�niveau�d’énergie�précis�et�contient�un�nombre�précis�d’électrons.

16.� a)� Proton� b)� Électron� c)� Électron� d)� Électron

Page 14

17.� �Lorsqu’un�électron�passe�d’une�orbite�énergiquement�élevée�à�une�autre�orbite�dont�le�niveau�énergétique�est�plus�faible,�son�excédent�d’énergie�est�émis�sous�forme�de�lumière.

18.� �La�dernière�couche�électronique�d’un�atome�est�la�couche�périphérique.�Les�électrons�situés�sur�la�couche�périphérique�sont�les�électrons�de�valence.

19.� �La�disposition�des�électrons�sur�les�couches��électroniques�d’un�atome�est�une�configuration� électronique.

20.� a) 

14 p+

PRJ003611_CH01.indd 2 11/11/2017 5:49:34 PM

Page 3: Kaléidoscope, 4 secondaire Science et technologie

Kaléidoscope, 4e secondaire ST Chapitre 1 - Corrigé� Reproduction�autorisée�©�TC�Média�Livres�Inc. 3

� � b) 

12 p+

� � c) 

18 p+

� � d) 

9 p+

Page 15

21.� 2e−,�8e−,�1e−

� � �Non,�cette�configuration�électronique�ne�respecte�pas�la�règle�de�remplissage�des�couches�électroniques.�L’atome�de�Na�possède�bien�11�électrons,�mais�il�faut�d’abord�remplir�la�deuxième�couche�électronique�avec�8�électrons�avant�de�remplir�la�troisième�couche.

22.� �Le�numéro�atomique�d’un�atome�correspond�au�nombre�de�protons�que�contient�le�noyau�de�cet�atome.�Comme�le�nombre�de�protons�correspond�au�nombre�d’électrons,�en�l’occurrence�6�ici,�le�numéro�atomique�de�l’atome�représenté�est�donc�6.

23.� a) Le�proton� b) �Oui,�car�il�y�a�autant�de�charges�positives�dans�

le�noyau�que�d’électrons�(charges�négatives)�qui��gravitent�autour�du�noyau.

� c) �Le�noyau�atomique�est�de�charge�positive�parce� qu’il�contient�des�protons�de�charge�positive.

� d) �Le�proton�(situé�dans�le�noyau)�et�l’électron� (situé�autour�du�noyau)

Page 21

Activités 1.2.1 à 1.2.3

1.� �C’est�le�savant�russe�Dimitri�Ivanovitch�Mendeleïev�qui�a�mis�au�point�le�premier�tableau�dans�lequel�les�éléments�sont�classés�selon�leurs�propriétés��physicochimiques.

2.� a)� �Dans�le�premier�tableau�périodique�de�Mendeleïev,�les�éléments�étaient�classés�selon�l’ordre�croissant�de�leur�masse�atomique.

� b)� �Dans�le�tableau�périodique�actuel,�les�éléments� sont�classés�selon�l’ordre�croissant�de�leur�numéro�atomique�(leur�nombre�de�protons).

Page 22

3.� Le�numéro�atomique�de�l’élément,�Le�symbole,�Le�nom

4.� a)� �Les�trois�régions�principales�que�comporte�le��tableau�périodique�des�éléments�sont :�les� métaux,�les�non-métaux�et�les�métalloïdes.

� b)� La�région�des�métaux� c)� La�région�des�métalloïdes� d)� La�région�des�non-métaux.� e)� �Réponse�variable.�Par�exemple,�le�carbone�(C)�

et�l’oxygène�(O)�sont�des�non-métaux.

5.� a)� �L’escalier�du�tableau�périodique�sert�de�frontière�pour�diviser�le�tableau�en�trois�régions.

Page 23

� b)�

6.� :�Métalloïdes

:�Métalloïdes

Te :�Métalloïdes

:�Métaux

:�Métaux

:�Métaux

:�Non-métaux

:�Non-métaux

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Page 4: Kaléidoscope, 4 secondaire Science et technologie

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Page 24

7.� a)� 2� b)� 2� c)� 1� d)� 1� e)� 3� f)� 1� g)� 1� h)� 2� i)� 3� j)� 3� k)� 2� l)� 2� m)� 1

8.� a)� �Les�familles�sont�disposées�en�colonnes�et�les� périodes,�en�rangées.

� b)� �Les�familles�d’éléments�sont�numérotées�de�1�à�18.�Elles�sont�également�numérotées�à�l’aide�de�chiffres�romains�associés�aux�lettres�A�et�B :�de�I�A�ou�B�à�VIII�A�ou�B.�Les�périodes,�quant�à�elles,�sont�numérotées�de�1�à�7.

� c)� �Ce�sont�les�éléments�d’une�même�famille�qui��possèdent�le�même�nombre�d’électrons�de� valence.

Page 25

9.� a)�et�b)�

Les�alcalino-terreuxDeux�électrons�de�valence

Sept�électrons�de�valence

Huit�électrons�de�valence�(ou�deux�pour�He)Un�électron�de�valence

Les�alcalinsLes�gaz�inertes

Les�halogènes

10.� a)� Il�s’agit�de�l’hydrogène�(H).� b)� �L’hydrogène�(H)�est�placé�dans�la�première�colonne�

du�tableau�périodique�parce�qu’il�ne�possède,�tout�comme�les�alcalins,�qu’un�seul�électron�de�valence.

11.� a)� Les�gaz�inertes� b)� Les�alcalins� c)� Les�alcalino-terreux� d)� Les�halogènes� e)� Les�halogènes

Page 26

� f)� Les�gaz�inertes� g)� Les�alcalins

12.

Nom de l’élément

Symbole de

l’élément

Configuration électronique

Nombre d’élec-trons

Numé-ro de

famille

Nombre d’électrons de valence

Numéro de

période

Nombre de couches

électroniques

Béryllium Be 4 II�A 2 2 2

Chlore Cl 17 VII�A 7 3 3

Sodium Na 11 I�A 1 3 3

Argon Ar 18 VIII�A 8 3 3

Note :�Accepter�aussi�les�représentations�avec�des�arcs�de�cercles�(voir la figure 2 à la page 6).

Page 28

Activités 1.2.4

1.� a)� �Faux.�Seuls�les�électrons�de�valence�d’un�élément�sont�représentés�selon�la�notation�de�Lewis.

� b)� Vrai� c)� �Faux.�Les�alcalins�sont�des�éléments�de�la�première�

colonne�du�tableau�périodique ;�ils�possèdent�donc�un�seul�électron�de�valence.�Un�seul�point�sera� nécessaire�pour�les�représenter.

� d)� �Faux.�Lorsqu’on�se�déplace�le�long�d’une�période,� le�nombre�d’électrons�de�valence�des�éléments� varie.�Le�nombre�de�points�variera�donc�lui�aussi.

� e)� �Faux.�L’hydrogène�(H)�est�représenté�par�un�seul�point,�mais�n’est�pas�un�alcalin.

2.� �Tous�les�gaz�inertes�possèdent�huit�électrons�de� valence,�sauf�l’hélium�(He)�qui�n’en�possède�que� deux.�Ainsi,�huit�points�seront�nécessaires�pour�les�représenter�d’après�la�notation�de�Lewis,�sauf�l’hélium�(He)�qui�n’en�nécessitera�que�deux.

3.� a)�et�b) 

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Page 5: Kaléidoscope, 4 secondaire Science et technologie

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Page 29

� c)� �Les�éléments�d’une�même�colonne�comptent�le�même�nombre�de�points.�Cela�s’explique�par�le�fait�qu’ils�appartiennent�à�la�même�famille�et�comptent�donc�le�même�nombre�d’électrons�de�valence.

4.� Oui.�Le�bore�(B).

Page 31

Activités 1.3

1.� a2 ;�b3 ;�c4 ;�d1.

Page 32

2.� a)� Vrai� b)� �Faux.�Lors�de�la�formation�d’un�ion,�le�nombre�de�

protons�que�possède�l’atome�demeure�toujours�le�même.�C’est�le�nombre�d’électrons�qui�change.

� c)� �Faux.�Un�atome�qui�perd�des�électrons�sera�chargé�positivement.�Il�s’appellera�bien�un�« cation ».

� d)� Vrai� e)� �Faux.�Pour�les�métaux,�la�charge�de�l’ion�métallique�

est�égale�au�nombre�des�électrons�de�valence�de�l’atome.�Par�contre,�pour�les�ions�non�métalliques,�la�charge�est�égale�à�la�différence�entre�huit�et�le�nombre�d’électrons�de�valence�de�l’atome.

3.� b)

4.� a)� Be2+� b)� S2−

� c)� Aucun� d)� K+

� e)� P3−� f)� Al3+

� g)� Si4+�ou�Si4−� h)� F−

� i)� Aucun

5.� a)� H+ et�I−� b)� Mg2+ et�F−

� c)� Al3+ et�O2−� d)� K+ et�S2−

� e)� B3+ et�N3−� f)� Cu2+ et�O2−

� g)� Mn2+ et�S2−� h)� Cu+ et�O2−

� i)� Co3+ et�Cl−

Page 33

6.� a)� Atome�de�bore :�B� b)� Ion�oxygène,�anion :�O2−

� c)� Ion�azote,�anion :�N3−

� d)� Ion�hydrogène,�anion :�H−

� e)� Ion�magnésium,�cation : Mg2+

� f)� Atome�de�potassium :�K

7.�

Ion Nombre de protons

Nombre d’électrons

Charge électrique

Césium 55�protons 54�électrons +1

Soufre 16�protons 18�électrons −2

Brome 35�protons 36�électrons −1

Zn2+ 30�protons 28�électrons +2

Sc3+ 21�protons 18�électrons +3

14�protons 10�électrons +4

15�protons 18�électrons −3

Page 34

Consolidation du chapitre 1

1.�

Années

Modèle�de�Démocrite Modèle�de�Thomson

Modèle�de�Rutherford-Bohr

Modèle�d’Aristote Modèle�de�Dalton Modèle�de�Rutherford

−500 Naissance�de�J.-C. 1200 1600 1800 2000

2.� c)

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Page 6: Kaléidoscope, 4 secondaire Science et technologie

Kaléidoscope, 4e secondaire ST Chapitre 1 - Corrigé� Reproduction�autorisée�©�TC�Média�Livres�Inc. 6

Page 35

3.�

Les caractéristiques du silicium (Si)

Numéro� atomique 14

Numéro�de�colonne�dans�le�tableau�périodique

IV�A�ou�14

Métal,�non-métal�ou�métalloïde

Métalloïde

Numéro�de�période�dans�le�tableau�périodique

3

État�à�la�température�ambiante

SolideNombre�de�couches� électroniques

3

Nombre�de�protons 14

Configuration� électronique�

Note :�Accepter�aussi�une�représentation�avec�des�arcs�de�cercles�(voir la figure 2 à la page 6).

Nombre�d’électrons 14

Nombre�d’électrons�de�valence

4

Représenta-tion�selon�la�notation�de�Lewis

Si

4.� Ne :�Vrai

:�FauxHe

:�VraiCl:�VraiMg

5.

Ion sulfure Ion phosphure Ion chlorure

Ion�potassium K2S K3P KCl

Ion�aluminium Al2S3 AlP AlCl3

Ion�magnésium MgS Mg3P2 MgCl2

Page 36

6.

II VIII

1 IV XIII

2 X

I

3 4

5 VII 6

V IX

7

8 XII

III 9

XI

VI

10 11

12 13

14

Z I N C L

H A L O G E N E S ML I W B E

S T R O N T I U M I F A M I L L E NA R H S R DT C E S I U M H Y D R O G E N E

U U F U LR M A G N E S I U M EE T A I N L R N IE C E P E

R A R E S R C E VN L T A R

H E L I U M B E R Y L L I U MO N E S C O

E L E C T R O N S T I O D EA U E

V A L E N C E M S

PRJ003611_CH01.indd 6 11/11/2017 5:49:38 PM