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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.).

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� 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.

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� 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).

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� 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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� 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).

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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

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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+

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� � 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)

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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.

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� b)�

6.� :�Métalloïdes

:�Métalloïdes

Te :�Métalloïdes

:�Métaux

:�Métaux

:�Métaux

:�Non-métaux

:�Non-métaux

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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.

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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 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 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

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