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L’EAU POTABLE – LA DÉFORESTATION – L’ÉNERGIE – LES CHANGEMENTS CLIMATIQUESLA PRODUCTION ALIMENTAIRE - LES MATIÈRES RÉSIDUELLES
UNIVERS MATÉRIELChapitre 1 : L’atome et les éléments
Partie A : L’atome 1. Qu’est-ce que l’atome?
1.1 Le modèle atomique de Dalton1.2 Le modèle atomique de Thomson
L’électron1.3 Le modèle atomique de Rutherford
Le noyau atomique et le proton1.4 Le modèle atomique de Rutherford-Bohr1.5 Le modèle atomique simplifié
Le neutron
Partie B : Les éléments 2. La classification périodique des éléments
2.1 Les métaux, les non-métaux et les métalloïdes2.2 Les familles du tableau périodique2.3 Les périodes du tableau périodique
La périodicité des propriétés2.4 Le numéro atomique2.5 La masse atomique relative
Le nombre de masse2.6 Les isotopes
3. La représentation des atomes3.1 La notation de Lewis3.2 La représentation de l’atome selon le modèle atomique de Rutherford-Bohr3.3 La représentation de l’atome selon le modèle atomique simplifié3.4 Le modèle atomique « boules et bâtonnets »
4. La notion de mole4.1 La masse molaire4.2 Le nombre d’Avogadro
STE
POUR CHACUN DES CHAPITRES, TU DOIS FAIRE TOUTES LES PAGES DU CAHIER D’ACTIVITÉS « OBSERVATOIRE 4 ST-STE»
Observatoire 4, 3e
éditionCahier d’activités
Progression des apprentissages au secondaire2e année du 2e cycle
Chapitre 1 : L’atome et les éléments
CONTENU
L’atome et les modèles atomiques
pp. 1 à 4
C. Organisation1. Structure de la matièreh. Modèle atomique de Rutherford-BohrST i. Décrire le modèle atomique de Rutherford-BohrST ii. Représenter des atomes à l’aide du modèle de Rutherford-Bohri. NeutronSTE i. Décrire la position et la charge électrique du neutron dans un atomej. Modèle atomique simplifiéSTE i. Représenter un atome d’un élément donné à l’aide du modèle atomique
simplifiéLe tableau périodique
pp. 5 à 10
C. Organisation1. Structure de la matièreg. Groupes (familles) et périodesST i. Situer les groupes (familles) et les périodes dans le tableau périodiqueST ii. Décrire des caractéristiques communes aux éléments d’un même groupe (ex. :
nombre d’électrons de valence, réactivité chimique)ST iii. Associer le nombre de couches électroniques d’un élément au numéro de la
période à laquelle il appartient2. Classification périodiquea. Numéro atomiqueSTE i. Associer le numéro atomique d’un élément au nombre de protons qu’il possèdeb. IsotopesSTE i. Définir les isotopes comme étant des atomes d’un élément dont les noyaux
possèdent des nombres de neutrons différents, donc des masses atomiques différentes
STE ii. Définir un isotope radioactif comme étant un isotope dont le noyau atomique est instable
c. Masse atomique relativeSTE i. Expliquer qualitativement le concept de masse atomique relatived. Périodicité des propriétésSTE i. Décrire la périodicité de certaines propriétés des éléments (ex. : réactivité
chimique, rayon atomique, électronégativité)La représentation des atomes
pp. 11 à 13
C. Organisation1. Structure de la matièreh. Modèle atomique de Rutherford-BohrST i. Décrire le modèle atomique de Rutherford-BohrST ii. Représenter des atomes à l’aide du modèle de Rutherford-Bohrj. Modèle atomique simplifiéSTE i. Représenter un atome d’un élément donné à l’aide du modèle atomique
simplifiék. Notation de LewisST i. Déterminer le nombre d’électrons de valence d’un élémentST ii. Représenter des atomes à l’aide de la notation de Lewis
La notion de mole
pp. 14 à 17
C. Organisation1. Structure de la matièren. Notion de moleSTE i. Définir la mole comme étant l’unité de mesure de la quantité de matièreSTE ii. Exprimer en mole une quantité de matièreo. Nombre d’AvogadroSTE i. Exprimer une quantité de particules à l’aide du nombre d’Avogadro
pp. 18 à 24 Bilan du chapitre 1
Verdict - Devoirs- Diagnostic- Mini test – Examen(s)
1. Qu’est-ce que l’atome?
QU’EST-CE QU’UN MODÈLE EN SCIENCE ?
Définition d’un MODÈLE :
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Attention ! MODÈLE N’EST PAS LA VÉRITÉ ABSOLUE .
Un modèle doit être MODIFIÉ
AMÉLIORÉ
voire même ABANDONNÉ, S’il n’arrive plus à
_________________________________________________
_________________________________________________
Trois qualités d’un bon modèle :
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
L’histoire du modèle atomique s’échelonne sur plus de 2000 ans. Elle débute dans la GRÈCE de
l’ANTIQUITÉ, grâce à des PHILOSOPHES. En voici deux qui ont changé le cours de l’histoire…
ARISTOTE DÉMOCRITE
384-322 av. J.-C. 460-370 av. J.-C.
LES DÉBUTS DU MODÈLE ATOMIQUE : DEUX VISIONS S’AFFRONTENT
ARISTOTE(384-322 av.J.-C.)
DÉMOCRITE(460-370 av. J.-C.)
Nom du modèle
______________________________ _________________________________
Principes de base
La matière est continue, donc il n’y a AUCUN _______
La matière peut être DIVISÉE EN PLUS PETIT MORCEAU À L’INFINI
Il existe _______ éléments qui ont deux propriétés chacun.
Feu – Chaud et sec
Air – Chaud et Humide
Eau – Humide et froid
Terre – Froid et sec
La matière est constituée de petites particules INDIVISIBLES nommées ______________________________________________________________________________
Il y a du _____________ entre les atomes Si l’on divise la matière à répétition en
morceaux de plus en plus petit, on finit par se buter à l’atome qui est INDIVISBLE.
Les quatre éléments sont faits d’atomes différents
Comment expliquent-ils les phénomènes naturels
Les transformations de la matière s’expliquent par les combinaisons des quatre éléments et de leurs propriétés.
Les _____________________________ sont responsables des interactions entre les éléments.
Ex. Bois est principalement constitué de l’élément terre car il est solide et l’arbre pousse dans le sol. Il contient aussi les 3 autres éléments car lorsqu’on le brûle, de la fumée (air), de la vapeur (eau) et des flammes (feu) s’en dégagent.
Les transformations de la matière s’expliquent par les combinaisons des atomes
Les dieux et les démons n’ont rien à voir dans les interactions entre atomes.
Notes historiques : La théorie __________________________ était très logique et facile à comprendre alors que celle de Démocrite repose sur une particule ____________________________ jamais observée par personne. La force du modèle d’Aristote était telle que celui-ci demeura incontesté pendant plus de 2000 ans. C’est ce modèle qui fut adopté par l’église___________________________________.
Définissons maintenant l’atome :
Un Atome est la … __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Un atome est très petit. Voici quelques comparaisons pour s’en faire une idée :
Une feuille de papier a une épaisseur d’environ _____________________________________________________________;
Une goutte d’eau peut contenir __________________________milliards de milliards d’atomes;
1.1 Le modèle atomique de Dalton
PLUS DE DEUX MILLÉNAIRES PLUS TARD… JOHN DALTON (1766-1844)
Date JOHN DALTON - 1808Nom du modèle
THÉORIE ATOMIQUE (MODÈLE DES SPHÈRES)Principes de
base 1. LA MATIÈRE EST COMPOSÉE DE _____________________________
EXTRÊMEMENT ___________________ ET INDIVISIBLES APPELÉES "_________________________________________"
2. TOUS LES ATOMES D'UN MÊME __________________ SONT IDENTIQUES QUANT À LEUR ___________________, LEUR __________, LEUR ____________________________________.
3. LES ATOMES D'UN ÉLÉMENT SONT ______________________ DE CEUX D'UN AUTRE ____________________________.
4. LES ATOMES D'ÉLÉMENTS _________________________ PEUVENT SE COMBINER POUR FORMER DES "___________________" SELON DES PROPORTIONS _____________________________.EX. : EAU EST FAIT DE 2 HYDROGÈNE ET D’UYN OXYGÈNE (H2O)
5. LES RÉACTIONS CHIMIQUES ENTRÂINENT LA FORMATION DE ____________________________ SANS POUR AUTANT QUE LES ATOMES SOIENT __________________________.
C + O2 CO2
Dessins :
Faiblesses
du modèle
(ce pourquoi
on doit
l’améliorer)
Notes historiques : John Dalton a été surnommé le ____________________________________________ En 1794, il présente un article donnant la première description du _______________
maladie dont il souffre lui-même
1.2 Le modèle atomique de Thomson
DÉCOUVERTE D’UNE PREMIÈRE PARTICULE PLUS PETITE QUE L’ATOME : L’ÉLECTRONDécouvreur et date
J.J. THOMSON - 1897 (DÉCOUVREUR DE L'ÉLECTRON)
Nom du modèle
PLUM PUDDINGPrincipes de base 1. IL EXISTE DES _______________ DE MATIÈRE PLUS PETITES QUE
L'ATOME ET CHARGÉE _______________________. CE SONT LES ÉLECTRONS
2. L'ATOME EST UNE ________________ UNIFORMÉMENT __________________________________, DANS LAQUELLE LES _________________________________ SONT RÉPARTIS COMME DES________________________ DANS UN GÂTEAU.
3. CHAQUE ÉLÉMENT POSSÈDE UN NOMBRE DÉTERMINÉ D'_____________________________.
Dessins
Faiblesses du modèle(ce pourquoi on doit l’améliorer)
1. N'EXPLIQUE PAS LA _________________ NOUVELLEMENT DÉCOUVERTE2. N'EXPLIQUE PAS LES _________________________ PROPRES À CHAQUE
SUBSTANCE3. PRÉSENCE DES ________________________________ NON PROUVÉES.
Notes historiques :- Avant Thomson on connaissait le comportement de charges électriques Identiques (_ _______________ ) Différentes (___________________________)
- Comment a-t-il découvert l’électron ? Grâce au TUBE À RAYONS CATHODIQUES
Conclusions tirées de cette expérience :
1- Les rayons sont faits de particules chargées négativement que Thomson nomme ÉLECTRONS.
2- Ces électrons ont une masse très petite.
1.3 Le modèle atomique de RutherfordEXPÉRIENCE DE LA FEUILLE D’OR : DÉCOUVERTE DU NOYAU DE L’ATOME
Découvreur
et date
ERNEST RUTHERFORD - 1911
(DÉCOUVREUR DU NOYAU ET DU PROTON)
Nom du modèle
MODÈLE PLANÉTAIRE
Principes de base
1. _________________________________________________________________
2._________________________________________________________________
3._________________________________________________________________
4. _________________________________________________________________
DESSIN :
ATOME DE CARBONE (C)
Faiblesses du modèle(ce pourquoi on doit l’améliorer)
1.
2.
3.N'EXPLIQUE PAS COMMENT IL SE FAIT QUE LES PROTONS NE SE REPOUSSENT PAS DANS LE NOYN'EXPLIQUE PAS COMMENT IL SE FAIT QUE LES ÉLECTRONS NE VIENNENT PAS S'ÉCRASER SUR LE NOYAU (4) LES PHÉNOMÈNES LUMINEUX
Notes historiques :- Comment a-t-il découvert le noyau ? EXPÉRIENCE DE LA FEUILLE D’OR-
Conclusions tirées de cette expérience :
1- L’atome est surtout fait de vide puisque la presque totalité des particules alpha passent tout droit
2- Le noyau, tout petit au centre, est positif car il repousse les particules alpha qui passe à proximité
1.4 Le modèle atomique de Rutherford-BohrLES ATOMES EXCITÉS ÉMMETTENT UNE LUMIÈRE CARACTÉRISTIQUE : UN AJOUT AU MODÈLE S’IMPOSE (modèle atomique de Rutherford-Bohr)
Découvreur
et date
NEILS BOHR - 1913(DÉCOUVREUR DES NIVEAUX D'ÉNERGIE)
Nom du modèle
MODÈLE DE RUTHERFORD-BOHR
Principes de base
1.
2.
3.
FAIBLESSE:
Notes historiques :
- Comment a-t-il découvert les niveaux d’énergie ? Grâce à la SPECTROSCOPIE
Lorsqu’on excite les atomes d’un élément, ceux-ci émettent une lumière caractéristique. On décompose cette lumière avec un spectroscope et on obtient des RAIES SPECTRALES propres à chaque élément.
Schéma d’un spectroscope :
Spectre de l’hydrogène :
1932 - James Chadwick ___________________________________________________________
Le neutron est une particule aussi lourde qu’un proton et qui n’a pas de charge électrique. Sa présence dans le noyau explique pourquoi les protons ne se repoussent pas (cohésion du noyau).
Absorption et émission de photons
Lorsqu’un photon est absorbé par un atome, il lui transmet son énergie : l’un des électrons de l’atome peut alors sauter de son état initial d’énergie à un état d’énergie supérieur. On dit dans ce cas que l’atome est excité.
Si l’électron de l’atome excité retombe dans un état d’énergie inférieur, l’atome peut convertir ce gain d’énergie en émettant à nouveau un photon.
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Na11
1.5 A. LE MODÈLE ATOMIQUE RUTHERFORD-BOHR (ST) :Voici le modèle que nous allons utiliser pour le reste de
l’année Exemple : Atome d’oxygène
<<<
N.B. Il existe en réalité des sous-couches (subdivisions) à partir de la 3e couche. Pour les éléments dont le nombre d’électrons est supérieur à 18, la règle 2n 2 comporte des exceptions en raison de ces sous-couches. POTASSIUM 19K : )2é )8é )8é )1é CALCIUM 20Ca : )2é )8é )8é )2é
Nombre maximal d’électrons par couche = 2 n2 où n est le numéro de la couche
n(no de la couche)
Nombre max
d’électron1 22 83 184 325 506 727 98
8 ONombre Z :
________________________________________________________________
Na23
11
POUR CONNAÎTRE LE NOMBRE DE NEUTRONS :A – Z = nb de neutronsEx : 23-11 = 12 neutrons
1.5 LE MODÈLE ATOMIQUE RUTHERFORD-BOHR SIMPLIFIÉ
(STE)Voici le modèle que nous allons utiliser pour le reste de l’année
Exemple : Atome de SODIUM
N.B. Il existe en réalité des sous-couches (subdivisions) à partir de la 3e couche. Pour les éléments dont le nombre d’électrons est supérieur à 18, la règle 2n 2 comporte des exceptions en raison de ces sous-couches.
POTASSIUM 19K : )2é )8é )8é )1é
CALCIUM 20Ca : )2é )8é )8é )2é
Nombre Z :
__________________________________________________________
Nombre A :
__________________________________________________________
Nombre maximal d’électrons par couche = 2 n2
où n est le numéro de la couche
n(no de la couche)
Nombre max
d’électron1 22 83 184 325 506 727 98
En résumé
L’atome est surtout fait de vide L’atome possède en son centre un noyau très dense qui
renferme un certain nombre de protons (positifs) et de neutrons (sans charge électrique)
La masse de l'atome se résume à la masse du noyau (protons + neutrons)
Les électrons (négatifs) tournent autour du noyau sur des orbites circulaires qui ne sont pas n’importe où autour du noyau mais bien à des endroits spécifiques et qui correspondent à des niveaux d’énergie (aussi appelés "couches électroniques")
Voici un tableau récapitulatif des particules qui composent l'atome
Particules Symbole Charge électrique
Masse(g)
Masse relative(u)
DANS LE NOYAU
PROTON p+ +1 1,673 x 10-24 1
NEUTRON no 0 1,675 x 10-24 1AUTOUR
DU NOYAU
ÉLECTRON e -1 9,109 x 10-28 négligeable
Les électrons de VALENCE: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
MODÈLE ATOMIQUE RUTHERFORD-BOHR SIMPLIFIÉ DE QUELQUES ÉLÉMENTS