Passerelle / 2013-2014 / page 2


Numéro atomique

Numéro atomique = nombre de protons

Symbole = Z

Si l'atome est neutre : le nombre d'électron = Z

Si c'est un ion positif : le nombre d'électron = Z - chiffre de la charge (exemple : Ca2+, e- = 20 - 2 = 18)

Si c'est un ion négatif : le nombre d'électron = Z + chiffre de la charge (exemple : N3-, e- = 7 + 3 = 10)

Détermine le nombre de protons et d'électrons pour chaque atome ou ion:

Atome Z Nombre

de protons

Nombre

d'électrons Ion Z

Nombre

de protons

Nombre

d'électrons

Cu Be2+

Mg F1-

U Al3+

Br S2-

He Si4+

Cr Rb1+

H Ge4-

Xe P3-

W Fr1+

O Br1-


Masse atomique

Masse atomique = masse d'un atome = nombre de protons+ nombre de neutrons

Unité de mesure = u.m.a.

Symbole = A

Nombre de neutrons = A - Z

Complète le tableau suivant:

Élément Symbole Z A Nombre de

protons

Nombre

d'électrons

Nombre de

neutrons

Calcium

Br

13

P

Magnésium

20,18

19

4

32

Na


MASSE ATOMIQUE RELATIVE ET ISOTOPES

La masse atomique d'un élément inscrite dans le tableau de classification périodique représente la

moyenne des masses atomiques de tous les isotopes de cet élément. Cette moyenne est déterminée à partir

du nombre de masse (nombre de protons et de neutrons) et de l'abondance relative de chacun des isotopes.

NOMBRE DE MASSE X ABONDANCE RELATIVE

Exemple :

Carbone (carbone 12 = 98,892% et carbone 13 = 1,108%)

98,892 X 12 +

1,108 X 13 = 12,01108

100 100

Calcule la masse atomique pour chacun des éléments du tableau :

Nom de

l'isotope

Abondance

dans la

nature (%)

Numéro

atomique

Nombre

de masse Calculs Masse atomique

Chlore 35

Chlore 37

75,4

24,6

17

17

35

37

Lithium 6

Lithium 7

7,4

92,6

3

3

6

7

Oxygène 16

Oxygène 17

Oxygène 18

99,76

0,04

0,20

8

8

8

16

17

18


Particules élémentaires (proton, électron, neutron)

Proton :

La charge du proton est 1+

Identifiée en 1919 par Ernest Rutherford

Le mot proton vient d'un mot grec qui signifie premier

Le proton se trouve dans le noyau de l'atome.

La masse du proton est de 1,672 x 10-27 kg

La masse en unité de masse atomique (u.m.a.) du proton est de 1,007 u

Le nombre de protons dans un atome est appelé numéro atomique (Z)

Neutron :

Découvert en 1932 par James Chadwick

La charge du neutron est 0

Le mot neutron fut choisi parce que sa charge est neutre

La masse du neutron est de 1,674 x 10-27 kg

La masse en u.m.a. du neutron est 1,008u

Le neutron se trouve dans le noyau de l'atome.

Le nombre de neutrons se calcule avec la formule A - Z

Nucléon :

Particule qui se trouve dans le noyau

Le nombre de masse (A) = nombre de protons + nombre de neutrons

Électron :

Découvert en 1897 par Joseph John Thomson

La charge de l'électron est 1-

La masse de l'électron est 9,109 x 10-31 kg

La masse en u.m.a. de l’électron est 0,0005u soit environ 0u

En 1914, Niels Bohr propose des couches électroniques ou niveaux d’énergie

Le nombre d'électrons est égal au nombre de protons dans un atome neutre

p+

no

e-


Progression de certaines propriétés dans le tableau périodiques

Masse atomique (uma)

1

H

1,01

2

He

4,00

3

Li

6,94

4

Be

9,01

5

B

10,8

6

C

12,0

7

N

14,0

8

O

16,0

9

F

19,0

10

Ne

20,2

11

Na

23,0

12

Mg

24,3

13

Al

27,0

14

Si

28,1

15

P

31,0

16

S

32,0

17

Cl

35,5

18

Ar

40,0

19

K

39,1

20

Ca

40,1

21

Sc

45,0

22

Ti

47,9

23

V

51,0

24

Cr

52,0

25

Mn

54,9

26

Fe

55,8

27

Co

58,9

28

Ni

58,7

29

Cu

63,5

30

Zn

65,4

31

Ga

69,7

32

Ge

72,6

33

As

74,9

34

Se

79,0

35

Br

79,9

36

Kr

83,8

La masse atomique augmente lorsque le numéro atomique augmente. Mais il y a des irrégularités (des

exceptions) parce que _______________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

________________________________________________________________________________

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

0 10 20 30 40

Masse a

tom

iqu

e

Numéro atomique

Variation de la masse atomique


Rayon atomique (A)

1

H

0,79

2

He

0,49

3

Li

2,05

4

Be

1,40

5

B

1,17

6

C

0,91

7

N

0,75

8

O

0,65

9

F

0,57

10

Ne

0,51

11

Na

2,23

12

Mg

1,72

13

Al

1,82

14

Si

1,46

15

P

1,23

16

S

1,09

17

Cl

0,97

18

Ar

0,88

19

K

2,77

20

Ca

2,23

21

Sc

2,09

22

Ti

2,00

23

V

1,92

24

Cr

1,85

25

Mn

1,79

26

Fe

1,72

27

Co

1,67

28

Ni

1,62

29

Cu

1,57

30

Zn

1,53

31

Ga

1,81

32

Ge

1,52

33

As

1,33

34

Se

1,22

35

Br

1,12

36

Kr

1,03

Dans une famille, le rayon atomique augmente lorsque le numéro atomique augmente car on ajoute une

nouvelle orbite.

Dans une période, le rayon atomique diminue lorsque le numéro atomique augmente car

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 10 20 30 40

Ra

yo

n a

tom

iqu

e

Numéro atomique

Variation du rayon atomique


Électronégativité (ou indice de Pauling)

1

H 2,1

2 He

0

3 Li 1,0

4 Be 1,5

5 B

2,0

6 C

2,5

7 N 3,0

8 O 3,5

9 F

4,0

10 Ne

0 11

Na 0,9

12 Mg 1,2

13 Al 1,5

14 Si 1,8

15 P

2,1

16 S 2,5

17 Cl 3,0

18 Ar 0

19 K

0,86

20 Ca 1,0

21 Sc 1,3

22 Ti 1,5

23 V 1,6

24 Cr 1,6

25 Mn 1,5

26 Fe 1,8

27 Co 1,8

28 Ni 1,8

29 Cu 1,9

30 Zn 1,6

31 Ga 1,6

32 Ge 1,8

33 As 2,0

34 Se 2,4

35 Br 2,8

36 Kr 0

Définition de l’électronégativité :

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Élec

tro

nég

ati

vité

Numéro atomique

Électronégativité ou indice de Pauling


QUESTIONS

1. Pourquoi la masse atomique ne varie-t-elle pas de façon constante en fonction du numéro

atomique ?

2. Pourquoi certains éléments ont une masse atomique fractionnaire comme le chlore (35,45) ?

3. Pourquoi, pour une même période, plus le numéro atomique augmente plus le rayon atomique

diminue ?

4. Pourquoi, pour une même famille, plus le numéro atomique augmente plus le rayon atomique

augmente ?

5. Pourquoi, pour une même période, plus le numéro atomique augmente plus l’indice

d’électronégativité augmente?

6. Pourquoi, pour les alcalins, plus le numéro atomique augmente plus l’indice d’électronégativité

diminue?

7. Pourquoi, pour les halogènes, plus le numéro atomique augmente plus l’indice

d’électronégativité diminue?

8. Trouve les valeurs manquantes :

0,21

Li

454

0,14

Be

1560

0,12

B

2300

0,09

C

4100

0,08

N

1263

0,07

O

1050

0,06

F

2444

0,04

Ne

300

0, 22

Na

371

?

Mg

?

0,18

Al

2182

0,15

Si

2685

0,12

P

1187

0,11

S

918

0,10

Cl

172

0,09

Ar

84

0,28

K

336

0,21

Ca

1112

0,18

Ga

2007

0,15

Ge

2210

0,13

As

1090

0,12

Se

894

?

Br

?

0,10

Kr

61

0,30

Rb

313

0,25

Sr

1041

0,20

In

1777

?

Sn

?

0,15

Sb

904

0,14

Te

723

0,13

I

87

0,12

Xe

60

0,32

Cs

300

0,28

Ba

1002

0,21

Ti

1577

0,18

Pb

1601

0,16

Bi

645

0,15

Po

627

0,14

At

75

0,13

Rn

22


Modèle actuel simplifié

Exemple 1 :

Avec ce symbole, on connaît

17 protons (Z)

17 électrons (Z)

18 neutrons (A-Z = 35-17)

En regardant le tableau périodique, on peut savoir que Cl est sur la 3e période et qu’il appartient à

la famille des halogènes (7 électrons de valence).

Voici donc le résumé de l’information que nous avons :

17 protons, 17 électrons, 18 neutrons, famille 7, période 3.

Donc le modèle actuel simplifié de l’atome de chlore est :

Cl 17 Z = numéro atomique

35 A = masse atomique

17p+

18no

2e- 8e-

1 2

7e-

3


MODÈLE ATOMIQUE ACTUEL SIMPLIFIÉ

Élé

ment

Sym

bol

e

Z

A

# d

e la

fam

ille

# d

e la

péri

ode

Nom

bre

d'e

- d

e va

lenc

e

Modèle actuel simplifié

Hydrogène H

F 9 19

Magnésium II 3

Néon

Na

Oxygène

2 3

Hélium He

20

IV 3

I = 1

II = 2

III = 3

IV = 4

V = 5

VI = 6

VII = 7

VIII = 8

1 2

2e- 6e- 8p+

8no

1 2

2e- 8e- 3

8e- 4

1e- 19p+

20no


Fusion nucléaire

Définition : C'est un processus où deux noyaux atomiques s’assemblent pour former un noyau plus lourd.

Cette réaction se déroule de manière naturelle dans la plupart des étoiles.

Deutérium

Neutron

Tritium

Hélium

Questions :

1. Le deutérium et le tritium sont des isotopes de quel élément?

2. Sous quelle phase se trouve la matière pour être capable de faire de la fusion ?

3. Est-ce qu'il y a de la fusion dans le Soleil?

4. D'où proviennent tous les éléments que l'on retrouve sur la planète Terre?

5. Quelle partie d'un atome doit être modifiée pour obtenir un nouvel élément?

6. Est-ce que la masse d'un deutérium + la masse d'un tritium = la masse d'un hélium?

7. Complète le schéma suivant (pour alléger le dessin, seul le numéro atomique est inscrit):

Exemple 1 : Exemple 2 :

Exemple 3 : Exemple 4 :

8. Complète les équations suivantes :

He + He ___ Be + He ___ C + C ___

O + N ___ C + He ___ Ne + Li ___

p+

p+

p+

no

no

no

no

no

no

p+

Fusion

H1

H1

He2

He2

He2

He2

C6

C6

He2


Fission nucléaire

Définition : C'est un processus un noyau d'un atome lourd se divise en noyaux plus légers. Par noyau lourd,

on entend les atomes dont le numéro atomique est supérieur ou égal à 89. Les bombes

nucléaires ainsi que les centrales nucléaires utilisent l'énergie libérée lors de la fission

nucléaire. À noter que dans le schéma, il devrait y avoir au moins 89 protons!

Questions :

9. Quel est le plus petit élément qui peut faire de la fission nucléaire?

10. Complète les équations suivantes

a)

b)

c)

d)

no

p+

p+ p+

no

no

no

no

no

no

p+ Fission p+

no

no

p+


Verdict chapitre 4 : Les transformations nucléaires

Manuel : "Observatoire", pages 124 à 131

24. Ce type de rayons radioactifs est très dommageable pour la santé. Heureusement, il peut être bloqué

par une simple feuille de papier. De quel type de rayons s'agit-il ?

25. L'irradiation des aliments est un procédé qui permet de tuer les micro-organismes nuisibles et de

prolonger la conservation des aliments. On utilise des isotopes comme le cobalt 60 pour irradier les

aliments. Sachant que les rayons radioactifs doivent parcourir une certaine distance et traverser

complètement les aliments à irradier, quel type de rayons serait le plus approprié pour cette

application ? Expliquez votre réponse.

26. La scintigraphie est une méthode d'imagerie médicale qui permet de visualiser certains organes en

action. Pour l'utiliser, on injecte une substance radioactive au patient ou à la patiente. Les substances

radioactives employées ont généralement un temps de demi-vie très court. Expliquez pourquoi.

27. Même si la radioactivité peut être néfaste pour la santé, elle présente tout de même de nombreux

avantages. Nommez deux applications industrielles de la radioactivité.

28. Indiquez si chacune des réactions nucléaires suivantes décrit une fusion ou une fission. Expliquez

votre réponse.

a)

b)

c)

d)

e)


Les bienfaits de la radioactivité nucléaire http://www.xavierdb.webou.net/TPE-2009-radioactivite/bienfaits.php

A- Les bienfaits dans le domaine de la médecine

La radioactivité constitue un outil irremplaçable pour la médecine. Elle a apporté une révolution dans les

explorations des fonctions du vivant. Grâce aux isotopes radioactifs, les médecins disposent, pour les

diagnostics, d’une panoplie de techniques difficilement imaginables, il y a seulement une génération.

a-Optimisation en médecine nucléaire

Les risques d'exposition à la radioactivité lors d'examens de médecine nucléaire sont faibles en regard des

bénéfices retirés de ces examens, mais il convient de prendre le maximum de précautions et de ne pas en

exagérer la fréquence. Bien qu'ils ne relèvent pas de la médecine nucléaire, il faut étendre ces précautions

au scanner et aux examens radiographiques qui sont très pratiqués, car ils exposent aux rayonnements. En

matière de radioprotection, le recours aux rayonnements repose sur les principes de l'optimisation . En

médecine nucléaire, « l'optimisation » à irradier le mieux possible, en limitant autant que possible la dose. En

radiographie, il faut aussi limiter le champ de l'exposition, en protégeant les parties de l'organisme non

concernées par l'examen

principale exposition non naturelle

Ce diagramme montre la contribution des différents

sources naturelles et artificielles d'irradiation (il s'agit

de la moyenne dans les pays développés). Ce n'est qu'en

jouant sur les sources non naturelles que l'on peut

espérer réduire l'exposition aux rayonnements. On voit

que la part du médical, principalement les examens

radiographiques, l'emporte de très loin sur les

expositions diverses dont celles des centrales

nucléaires. C'est donc dans le domaine des soins

médicaux que l'on peut espérer gagner le plus.

b-Doses en thérapies

Thérapies : de fortes doses mais locales. Les thérapies

proprement nucléaires (curiethérapies, thérapies

métaboliques ou encore proton thérapies) sont

beaucoup moins pratiquées que les thérapies à base de

rayons X ou de rayon gamma. Aussi quand on parle de

doses dans ce domaine, c'est généralement de

radiothérapie ou télé-thérapie qu'il s'agit.


Quelle que soit l'origine des rayons,

l'objectif est toujours de détruire les

cellules malignes en ménageant le plus

possible les tissus sains voisins. On

essaye de concentrer au maximum les

rayons là où se trouve la tumeur. La

dose la plus significative pour le patient

et pour le médecin est la densité

d'énergie absorbée dans la tissu malin

visé.

Doses moyennes en

radiothérapies

Il s'agit d'une irradiation locale,

qu'il est fondamental de

distinguer d'une irradiation

globale. En thérapie, les densités

d'énergies absorbées se

comptent en dizaines de joules

par kilogrammes ou grays. Ces

doses de rayonnement élevées,

supportables tant qu'elles sont

locales, seraient mortelles si elles

étaient délivrées au corps entier.

En diagnostic, où les doses sont

faibles, on cherche à évaluer

l'exposition globale résultante

pour réduire autant que faire se peut les risques éventuels. En thérapie, l'exposition corps entier est bien

présente - elle est même beaucoup plus importante qu'en diagnostic - mais les risques qui en découlent sont

considérés comme un mal inévitable en regard de la possibilité de guérison du cancer (philosophie du risque

acceptable).

Cette prise en compte acceptée d'un risque certain n'empêche pas que tout doit être fait pour réduire ce

risque. Les irradiations de tissus sains sont inévitables quand on traite une tumeur avec une source externe


de rayons, ce qui est le cas général. Les rayon x ou gamma traversent les tissus sains situés devant la

tumeur, et ceux qui ne sont pas encore absorbés traversent aussi les tissus situés derrière. Dans les

thérapies modernes, une collimation soignée des rayons évite d'irradier à côté. En variant l'angle d'attaque,

on concentre l'irradiation dans la tumeur tout en ménageant les alentours. Il faut éviter aussi de toucher

des organes très sensibles, ce qui n'est pas toujours possible ou qui nécessite d'avoir recours à des rayons

qui s'arrêtent dans la tumeur (proton thérapies).

L'intensité de l'irradiation, l'importance des risques, réclament une bonne précision (meilleure que 5 %)

dans le suivi des doses absorbées lors des diverses étapes du traitement. Il faut contrôler en permanence

l'irradiation que l'on évalue à partir de dosimètres qui mesurent les rayons et qui sont situés dans les

endroits sensibles a proximité du patient.

Doses en thérapies nucléaires

Des doses locales importantes

En thérapie nucléaire, les doses délivrées à la tumeur sont de quelques dizaines de grays, comme en

radiothérapie ordinaire. L'objectif reste identique même si le mode d'administration des rayons est

différent : arriver au but thérapeutique en minimisant les dommages aux tissus sains.

Implants pour les cancers de la prostate

Il s'agit de distinguer entre thérapie métabolique - la plus

pratiquée - et la curiethérapie. Dans les deux cas, il s'agit

d'expositions internes. Une caractéristique des

curiethérapies est que les doses reçues sont concentrées

près de la tumeur, là où les sources sont introduites. Par

exemple, dans une curiethérapie du sein, les rayons bêta

déposeront leur dose à proximité immédiate des fils

d'iridium-192. On préférera une curiethérapie si la tumeur est bien localisée et des rayons si la tumeur est

diffuse. Dans une thérapie métabolique - dont la plus fréquente est celle de la thyroïde par l'iode-131 - le

vecteur et l'élément radioactif sont choisis pour se fixer de préférence sur la tumeur du fait de l'affinité

chimique de la thyroïde pour l'iode. Ce seront à nouveau les rayons bêta émis qui seront à l'origine de la

dose.

c-Dosimétrie des examens

De la simple radiographie aux

scintigraphies.

Doses en diagnostics nucléaires ,

Doses d'examens aux rayons X

Les examens de médecine

nucléaire de loin les plus

répandus sont les scintigraphies,

mais ces examens sont eux-

mêmes beaucoup moins fréquents

que les diagnostics à base de

rayons X. C'est ainsi que dans les

pays de l'OCDE bénéficiant du


meilleur niveau de soins médicaux, le nombre de scintigraphies s'élevait à 19 pour 1000 habitants durant la

période 1996-2000. A titre de comparaison, pendant la même période, le nombre d'examens radiologiques

s'élevait à 920 pour 1000 personnes. A ce rythme de 19 scintigraphies par an pour 1000 personnes, un

habitant de ces pays aura une bonne chance de passer un examen de médecine nucléaire durant son

existence. Les tomographies par émission de positon jouent encore un rôle marginal. Ces examens qui sont

appelés à se développer en raison de leur capacité à dépister les cancers nécessitent un équipement lourd et

sont encore peu répandus, notamment en France qui accusait en 2002 un net retard.

Les risques d'exposition (à la radioactivité) lors d'examens de médecine nucléaire sont faibles en regard

des bénéfices retirés de ces examens, mais il convient de prendre le maximum de précautions et de ne pas

en exagérer la fréquence. Les expositions sont très variables d'un examen à l'autre. Elles sont comparables

à celles des examens par rayons X, beaucoup plus communs.

Contrairement à ces derniers pour lesquels les sources de rayons X sont externes, les expositions qui

résultent de l'introduction d'un traceur radioactif dans l'organisme sont internes. Les radio-isotopes,

administrés généralement en une dose unique, possèdent une période radioactive et biologique de quelques

heures et disparaissent rapidement. On évalue les doses efficaces engagées par un calcul spécialisé

(Médical Internal Radiation Dose) en s'appuyant sur des mesures de dosimètres. Cette évaluation tient en

particulier compte de l'âge et du sexe du patient.

La scintigraphie la plus irradiante est celle des examens cardiologiques à base de thallium.

e-Relations dose-effet


Estimation du taux de cancers pour de faibles doses

Dans le domaine des irradiations faibles et moyennes, les effets des radiations, soumis aux lois du hasard,

sont trop incertains pour être mesurés. Pour remédier à ce manque de données, la Commission

Internationale de Protection Radiologique (CIPR) fait l'hypothèse que l'effet reste en proportion de la

dose. La relation se réduit à une droite issue de l'origine et passant au plus près de données expérimentales,

elles même affectées d'erreurs importantes. On en déduit un taux de 5 % de cancers mortels induits par

des radiations par sievert absorbé. Une échelle logarithmique est nécessaire pour représenter doses et

effets sur plusieurs ordres de grandeur.

Bien que nous soyons exposés en permanence à de faibles doses de radiations, ne serait-ce que du fait de la

radioactivité naturelle, il n’existe pas de données sur lesquelles appuyer nos connaissances pour évaluer

l’effet de ces expositions. Il existe toutefois quelques données pour des doses moyennes de quelques

centaines de millisieverts (mSv), mais elles ne sont ni abondantes ni précises.

Néanmoins, malgré l’absence de données pour les faibles doses, les experts ont tenté d‘évaluer, pour les

besoins de la radioprotection, les effets éventuels de ces faibles expositions en proposant des relations

entre effets et doses basées sur des modèles.

Dans le domaine des doses efficaces , faibles et moyennes, les effets sont dits probabilistes car ils

différent d’une personne à l’autre et relèvent pour une bonne part du hasard. Dans la très grande majorité

des cas, ce hasard est heureux et la nature semble réparer les transformations que les rayonnements ont

provoquées. Quand la nature ne répare pas, des cancers, ou encore des effets génétiques, peuvent se

manifester des années après l’exposition.

Pour ces expositions, c'est la probabilité d'apparition d'un cancer, non sa gravité, qui augmente avec la dose.

Au niveau d'une personne individuelle, il est impossible, sauf exception, d'attribuer à la radioactivité un

cancer qui se manifeste au bout de plusieurs années.

Le taux d’apparition de cancers induits par la radioactivité a ainsi été estimée à environ 5% (50 cancers

pour mille personnes) par sievert. En appliquant cette formule à la population française de 60 millions

d'habitants, la radioactivité naturelle et les examens médicaux (en moyenne 2,5 et 1 mSv par an et par

français) seraient à l'origine de 7500 et 3000 cancers mortels sur les 120 000 recensés chaque année.

Aucune étiquette biologique permettant à ce jour d'identifier l'origine de tels cancers, ces calculs n'ont été

ni prouvés ni infirmés. Même avec des études portant sur des millions de personnes, il pratiquement

impossible de mettre un évidence un effet des faibles doses.

B- Les bienfaits dans le domaine de la biologie.

a-Utiliser des atomes radioactifs pour espionner la Nature

Autrefois, les sciences de la Terre et de l’environnement utilisaient des marqueurs chimiques. C’est avec de

la fluorescéine qu’il fut établi que le Doubs qui disparaissait dans les calcaires du Jura et le puissant cours

d’eau qui surgissait à quelques kilomètres de la étaient une seule et même rivière.

Les traceurs radioactifs permettent de faire beaucoup mieux que des traceurs chimiques car ils sont

décelables en beaucoup plus petites quantités.


Les chercheurs et les ingénieurs disposent comme traceurs des radioéléments légués par la Nature. Ils

utilisent aussi des filaments comme le césium-137 ou le plutonium, résidus des explosions nucléaires

atmosphériques des années 1950.

En océanographie, les eaux froides et glacées qui s’enfoncent dans les grandes profondeurs des océans

transportent du carbone-14 venant de l'atmosphère, dans les abysses o ce carbone-14 décroit lentement. La

concentration en carbone-14 des eaux océaniques En climatologie, les noyaux de béryllium-10 produits par

les rayons cosmiques dans l’atmosphère sont stocks dans les glaces polaires. Leur abondance dépend de

l'activité solaire. La mesure du contenu en béryllium-10 dans des échantillons de glace à diverses

profondeurs apporte des informations sur la variation dans le temps de l'activité solaire, activité qui

affecte le climat de la plante.

Pour les ingénieurs, des jauges de turbidité (bases sur la diffusion des rayons gamma) mesurent les fortes

concentrations de sédiment déposées dans les retenues de barrages, les ouvrages portuaires et les chenaux

de navigation. Les informations recueillies aident le suivi de l’envasement des barrages, et permettent de

prévoir les dragages à entreprendre pour assurer la sécurité de la navigation.

b-Vitesse de sédimentation

Ruptures locales de l'équilibre radioactif

Dans une filiation radioactive, il arrive que l'équilibre séculaire soit localement rompu quand un phénomène

physique ou chimique isole l'un des intermédiaires par rapport à ses ascendants ou descendants. Les

ruptures d'équilibre radioactif sont cruciales pour les études de géochimie dans l'environnement.

Les atomes radioactifs de plomb 210 formés à partir du radon se fixent à des poussières qui se déposent au

fond d’une étendue d’eau pour former des sédiments. La période radioactive du plomb est de 210. L’activité

des couches de sédiment qui viennent d’être formée est maximale. Les couches plus anciennes (encart) ne

possèdent plus qu’une fraction de cette activité. En mesurant l’activité des couches successives, on peut

déterminer leur âge et reconstituer l‘histoire du dépôt de sédiment.


c-Énergie du soleil

Le soleil s’est formé à partir d’un nuage de matière stellaire principalement composé d’hydrogène, l’élément

atomique le plus répandu dans l’univers et dont le noyau se réduit à un proton. En se contractant sous l’effet

de l’attraction due à la gravitation, ce nuage s’est échauffé jusqu’à ce que s’allument les réactions nucléaires

d’où le soleil tire son énergie, dont une partie rayonne sous forme de lumière et de chaleur. La réaction

nucléaire dont le Soleil tire son énergie est la réaction de fusion de deux protons en un noyau de deutérium.

Elle utilise l'hydrogène comme combustible. Cette réaction libère environ 2 millions d'électron volts à

comparer aux quelques électron volts dégagés par la combustion d’un atome de carbone d’une poussière de

charbon ou d’une goutte d’essence. Pour que la réaction s’allume, il faut que des protons (noyaux

d’hydrogène) entrent en contact ce qui n’est possible qu’à des températures supérieures au million de

degrés.

Le soleil tire donc son énergie d’un phénomène très proche de la radioactivité. Le noyau de deutérium

résultant de la fusion de deux protons est composé d’un proton et d’un neutron. Un des deux protons s’est

transformé en neutron. La transformation d’un proton en neutron fait intervenir les forces nucléaires qui

sont à l’origine de la radioactivité bêta, que les physiciens appellent forces faibles.

Les forces faibles actives dans le soleil

Le soleil tire son énergie de la réaction

de fusion de deux protons en un noyau de

deutérium accompagné par un positon et

un neutrino. Cette réaction libère 2 MeV

d'énergie et fabrique des neutrons qui se

retrouveront plus tard dans des noyaux

plus lourds. Elle serait impossible sans le

concours du mécanisme responsable de la

radioactivité bêta. Deux protons, même

au contact, sont incapables de fusionner

car ils se repoussent. Toutefois, chacun

des deux protons a la faculté de se

transformer transitoirement en un

neutron et une particule appelée boson

W. Par un concours de circonstances

exceptionnel, il arrive que l'éphémère

boson trouve le temps de se désintègre r en un positon et un neutrino. Le neutron fusionne alors avec

l'autre proton pour former un noyau de deutérium.

Les techniques de datation des roches fondées sur la radioactivité , appelées datations radiométriques

permettent sur la désintégration de certains isotopes d’uranium en plomb , ou de rubidium en strontium.

La datation au carbone-14 permet d’abord l’étude de l’histoire de l’homme et de son environnement pendant

la période de 5000 à 50 000 ans à partir du temps présents. Grâce à nos activités de mathématiques nous

avons pu voir que le désintégration radioactive peut permettre de retrouver la demi-vie d’un élément

radioactif , de retrouver l ‘âge d’un vin ou encore comme l’a montré la deuxième activité de physique de

connaître le temps mis par un nuage radioactif pour atteindre un certain pays et de connaître la vitesse

moyenne de déplacement de ce nuage.


LLeess ddaannggeerrss ddee llaa rraaddiiooaaccttiivviittéé

Éjectés du noyau qui se désintègre, les particules et les photons peuvent traverser la matière

inerte ou vivante. Ces projectiles entrent alors en collision aves les atomes ou les molécules

de la matière traversée. Il en résulte des effets biologiques.

Les effets biologiques

En traversant la matière vivante, les particules alpha, beta et les

rayonnements gamma provoquent des ionisations, ou des excitations

d'atomes susceptibles d'entrainer des réactions chimiques anormales.

Quelques heures ou même quelques années après une exposition au

rayonnement, des réactions secondaires peuvent apparaitre; des

macromolécules fondamentales au niveau cellulaire (ARN, ADN) sont

touchées. Des altérations morphologiques sont observées, notamment des

effets génétiques; des cellules sont détruites ou leur processus de division

altéré.

Lors de retombées radioactives, les nucléides sont absorbées par les

plantes et se retrouvent ainsi dans la chaine alimentaire. C'est la raison du

grand émoi suscité par la catastrophe de Tchernobyl du 25 avril 1986, où des quantités

importantes d'isotopes radioactifs (iode, cobalt, césium,...) furent émises puis véhiculées par

les vents sur une grande partie de l'Europe occidentale.

Grandeurs et unités utilisées en radioprotection

Par définition, la dose absorbée est la quantité d'énergie que cède un rayonnement pour 1

kilogramme de matière exposée, notamment les tissus biologiques. L'effet des rayonnements

dépend en premier lieu de cette dose, qui se retrouve en grande partie sous forme de chaleur.

L'unité de dose est le gray ( symbole : Gy); elle correspond à une énergie absorbée de 1 joule

par kilogramme. On utilise parfois le rad avec la correspondance :

1 Gy = 100 rad

http://holvoet.free.fr/Voyage/radioactivity/emissions.htm

http://holvoet.free.fr/Voyage/radioactivity/emissions.htm

http://holvoet.free.fr/Voyage/structure/globalClassification.htm


Équivalence de dose

Les effets biologiques des rayonnements, à dose égale, dépendent de la nature du

rayonnement. Pour tenir compte de cette donnée, on introduit pour chaque type de

rayonnement des facteurs correctifs, ou facteurs de qualité E.B.R. (Efficacité Biologique

Relative).

On définit alors l'équivalence de dose, dont l'unité est le sievert (symbole : Sv) :

équivalence-dose (Sv) = dose (Gy) * E.B.R.

On a défini certaines doses maximales admissibles, compte tenu de l'état actuel, de nos

connaissances; ces doses ne sont pas susceptibles de causer des troubles appréciables.

doses

(Sv) effets biologiques

à partir de 0,05 modification de la formule sanguine

1,5 à 1

troubles digestifs légers

épilations partielles

fatigabilité persistante (plusieurs mois)

augmentation significative des cas de cancers

stérilité permanente chez la femme

stérilité pendant 2 à 3 ans chez l'homme

2 10 % de mortalité dans les mois qui suivent

2,5 à 4

nausées, vomissements, vertiges dès la fin de

l'irradiation

modification de la formule sanguine

risques mortels élevés en cas d'infection

6

troubles sanguins et digestifs graves

diarrhées et vomissements

risques de perforations intestinales

7 90 % de mortalité dans les mois qui suivent

10 mort dans les mois qui suivent

100 mort dans les heures qui suivent

1000 mort dans les minutes qui suivent

http://holvoet.free.fr/Voyage/radioactivity/effets.htm


Gestion des déchets radioactifs

La radioactivité fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur l'uranium et très vite confirmée

par Marie Curie pour le radium C’est un phénomène physique naturel au cours duquel des noyaux

atomiques instables, dits radio-isotopes, se désintègrent en dégageant de l'énergie sous forme de

rayonnements divers, pour se transformer en des noyaux atomiques plus stables ayant perdu une

partie de leur masse. Les rayonnements ainsi émis sont appelés, selon le cas, des rayons , des

rayons ou des rayons .

Les bienfaits de la radioactivité sont nombreux. Cependant les risques associés à l’extraction ou à

l’utilisation sont importants. De plus, un problème supplémentaire se rajoute, celui de la gestion

des déchets radioactifs.

Voici quelques suggestions :

1. Mettre les déchets dans des barils et les jeter dans l’océan.

2. À l’aide de fusée, transporter les déchets radioactifs sur la face cachée de la Lune.

3. Déposer les déchets radioactifs dans des mines désaffectées du bouclier canadien.

Mandat :

Description du phénomène de la radioactivité

Résumé des bienfaits de la radioactivité

Tableau comparant les points positifs et négatifs de chacune des suggestions

En conclusion, choisir une méthode de gestion des déchets radioactifs (une parmi les trois

ou une nouvelle suggestion).

http://fr.wikipedia.org/wiki/1896

http://fr.wikipedia.org/wiki/Henri_Becquerel

http://fr.wikipedia.org/wiki/Uranium

http://fr.wikipedia.org/wiki/Marie_Curie

http://fr.wikipedia.org/wiki/Radium

http://fr.wikipedia.org/wiki/Ph%C3%A9nom%C3%A8ne_physique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Noyau_atomique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Noyau_atomique

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie

http://fr.wikipedia.org/wiki/Rayonnement

http://fr.wikipedia.org/wiki/Masse


Ions

Définition = atome non neutre qui a perdu ou gagné un ou des électrons

Cation = ion positif (perte d'électrons), exemple Li1+

Anion = ion négatif (gain d'électrons), exemple Cl1-

Pour déterminer la charge, on utilise les électrons de valence et la règle de l'octet (8)

1

1+

2

2+

3

3+

4

4+

4-

5

3-

6

2-

7

1-

8

0

Trouve l'ion le plus probable de chacun des atomes suivants :

Lithium Azote

Béryllium Oxygène

Bore Fluor

Silicium Néon

Par exemple :

C4+ dans CO2

C4- dans Na4C


Trouve la molécule formée par les cations et les radicaux suivants :

Li+ OH-

Be2+ OH-

Mg2+ SO42-

NH4+ PO4

3-

K+ SO42-

Ba2+ PO43-

Mg2+ OH-

Be2+ NO3-

Al3+ CO32-

H+ SO42-

Sr2+ OH-

Na+ CO32-

Al3+ OH-

Ca2+ CO32-

H+ OH-

Une molécule a une

charge neutre donc en

additionnant les charges

positives et les charges

négatives on doit obtenir

zéro. De plus, l’ion

positif s’écrit toujours

en premier.


A B C D E

Anions

Cations

NO3- SO4

2- OH- PO43-

1 Li+ LiNO3 Li2CO3

2 Be2+

3 Al(NO3)3 Al2(CO3)3

4 H+

5 Na+ Na3PO4

6 Mg2+

7 NH4+

8 CaSO4 Ca(OH)2

9 K+

10 Sr2+ Sr3(PO4)2

11 Ba2+


Nature des liaisons Modèle permettant de comprendre la force des liaisons

Type de liaison Modèle Force des liens

Liaison ionique

Deux aimants

Moins fort

Liaison covalente

Un élastique autour de deux

blocs

Plus fort

La liaison entre un métal (donneur d'e-) et un non-métal (receveur d'e-)

Les atomes qui perdent ou gagnent des électrons prennent une charge électrique non nulle et

sont appelés des ions, d'où le nom de liaison ionique. Exemple : l'atome de sodium perd un électron et

devient un ion+, alors que l'atome de chlore prend un électron et devient ion-. Étant donné leurs

charges contraires, l'ion sodium et l'ion chlore s'attirent mutuellement. Cette attraction permet la

formation de la molécule de chlorure de sodium. Cation et anion.

Na + Cl Na+ + Cl- ou NaCl

La liaison entre deux non-métaux

Les non-métaux ont tendance à partager une ou plusieurs paires d'électrons pour arriver à une

configuration électronique stable. Quand deux atomes d'un même élément se partagent des

électrons, ils les attirent avec la même force. Les électrons vont alors circuler autour des atomes et

agiront comme une colle électrostatique entre les noyaux. La liaison créée par le partage d'électrons

est appelée liaison covalente. Doublet.

Cl + Cl Cl Cl ou Cl2


Exercices

1. Lien formé entre un métal et un non-métal :

2. Atome qui contient une charge électrique résiduelle :

3. Lien qui implique un doublet d'électrons :

4. Ion positif :

5. Liaison chimique entre deux non-métaux :

6. Attraction du noyau pour un électron de valence :

7. Liaison qui se produit lorsque des électrons sont également attirés par deux atomes :

8. Paire d'électrons partagés :

9. Ion négatif :

10. Lien qui implique un transfert d'électron :

11. Indique si les substances suivantes sont unies par des liaisons ioniques (I) ou covalentes (C)

a) NaCl : ___ b) CaO : ___ c) Na2O : ___ d) PCl3 : ___

e) OF2 : ___ f) K2S : ___ g) N2O3 : ___ h) SiO2 : ___

i) CH4 : ___ j) CO2 : ___ k) CCl4 : ___ l) MgO : ___

m) H2 : ___ n) SO2 : ___ o) LiBr : ___ p) N2 : ___

12. Comment reconnaître qu'il s'agit d'une liaison…

1. ionique ? ______________________________________________

2. covalente ? ____________________________________________


À l'aide du modèle de Lewis, dessine les molécules suivantes

H2O O2

K2S Br2

K3N N2

Na2S CO2


Règles de nomenclature et d’écriture

Lorsqu’on nomme un composé binaire, on doit toujours :

a) nommer le cation en deuxième (donc nommer la dernière partie en premier) sans le

modifier.

b) le premier élément écrit aura la terminaison « ure » sauf quelques exceptions :

O = oxyde

H = hydrure

N = nitrure

C = carbure

S = sulfure

P = phosphure

Exemples :

CO2 = dioxyde de carbone

LiBr = bromure de lithium

1 = mono

2 = di

3 = tri

4 = tétra

5 = penta

6 = hexa

7 = hepta

8 = octa

9 = nona

10 = déca


En respectant les règles de nomenclature des composés binaires, trouve le nom de chacune des

substances :

a) HCl : ___________________________________________

b) FeS : ___________________________________________

c) LiBr : ___________________________________________

d) HgS : ___________________________________________

e) H2O2 : ___________________________________________

f) SnP3 : ___________________________________________

g) CI4 : ___________________________________________

h) Cl2O6 : ___________________________________________

i) K2S : ___________________________________________

j) NH3 : ___________________________________________

k) CoCl2 : ___________________________________________

l) P2O5 : ___________________________________________

m) H2O : ___________________________________________

n) CaBr2 : ___________________________________________

o) I2C : ___________________________________________

p) PH3 : ___________________________________________

q) Al2S3 : ___________________________________________

Écris la formule moléculaire des composés suivants :

a) Tétraphosphore : __________

b) Sulfure de disodium __________

c) Dichlorure de calcium __________

d) Tribromure d'aluminium __________

e) Dioxyde de soufre __________

f) Trihydrure d'azote __________

g) Tétrachlorure de carbone __________

h) Iodure de potassium __________


A B C D

1

Bromure

de rubidium

Trioxyde

de diazote

Trichlorure

d'aluminium

RbBr Na3N Ba3N2

2

Dichlore Trifluorure

d'azote

Trioxyde

de soufre

CaCl2 SiF4

3

Oxyde

de disodium

Sulfure

de diargent

CaO Mg3P2 CaS

4

Fluorure

d'hydrogène

Pentaoxyde

de diphosphore Diazote

I2 CO2

5

Dichlorure

de soufre

Oxyde

de dirubidium

Ba3P2 Al2O3 BeI2

6

Difluorure

d'oxygène

Trichlorure

de bore

BaO NaH SO2

7

Chlorure de

strontium

Bromure

de cuivre

AgF S8 HI

8

Oxyde de dibrome Diphosphure

de tricalcium

CBr4 S3N2 PH3

9

Tribromure

d'aluminium

Oxyde

de béryllium

BN H2S SO

10

Oxyde

de sélénium

CS2 SiO2 Cl2O KF


Ions polyatomiques

Une molécule possède une charge nulle

Ion polyatomique (ou radical) = groupe d'atomes non neutre

Lorsqu’on nomme un composé formé de plus de deux éléments (un cation avec un radical), le radical

s’écrira en premier et se terminera par « ate »

Bis – 2 Tris – 3 tétrakis – 4

Quelques exceptions de radicaux

OH- = hydroxyde Attention, on dira que (OH)2 = dihydroxyde

CN- = cyanure

NH4+ = ammonium

CH3CO2- = dioxoacétate

Exemples :

CaCO3 : Trioxocarbonate de calcium

H2SO4 : Tétraoxosulfate de dihydrogène

Be(OH)2 : Dihydroxyde de béryllium

NaHCO3 : Hydrogénotrioxocarbonate de sodium

Exercices

1. Trioxonitrate de lithium :

2. Trioxocarbonate de dipotassium :

3. Bis(trioxonitrate) de calcium :

4. Hydroxyde de potassium :

5. Tétraoxosulfate de calcium :

6. BeCO3 :

7. (NH4)3PO4

8. HNO3

9. Mg(NO3)2

10. Al2(SO4)3


A B C D

1

Trioxonitrate

de lithium

Trioxonitrate

d'hydrogène

LiNO3 K2SO4 MgCO3

2

Trioxocarbonate

de dihydrogène

Trihydroxyde

d'aluminium

Ba(OH)2 MgSO4

3

Tétraoxosulfate

de calcium

Trioxonitrate de

potassium

Trihydrure

d'aluminium

Tétraoxophosphate de

trihydrogène

KNO3

4

Tétraoxosulfate

de calcium

Hydroxyde

de sodium

Trioxonitrate de

rubidium

CaSO4 Li2CO3

5

Trioxonitrate

d'ammonium

Hydroxyde

de potassium

Bis(trioxonitrate)

de calcium

BaCO3 KOH Ca(NO3)2

6

Trioxonitrate

d'hydrogène

Tétraoxosulfate

de baryum

BeCO3 (NH4)3PO4

7

Dihydroxyde

de magnésium

Tétraoxosulfate

de dihydrogène

Hydroxyde

d'ammonium

KH

8

Tris(tétraoxosulfate)

de dialuminium

CaCO3 AlPO4 Li2SO4

9

Tétraoxophosphate

de tripotassium

Trioxocarbonate

de diammonium

Dihydroxyde

de béryllium

LiOH

10

Trioxocarbonate

de dipotassium

Bis(trioxonitrate)

de baryum

BeSO4 Mg(NO3)2

*CO3 : trioxocarbonate de...

*SO4 : tétraoxosulfate de ...

*NO3 : trioxonitrate de ...

*PO4 : Tétraoxophosphate de ...

*OH : Hydroxyde de ...

NH4* : ... d'ammonium


Réaction de neutralisation acido-basique

ACIDE + BASE SEL + H2O

Électrolytes

Les électrolytes sont des substances qui une fois mis dans l’eau conduisent le courant électrique. La solution

conductrice de courant électrique est dite électrolytique.

La solution non électrolytique est celle qui ne conduit pas le courant électrique. Le soluté employé par une

telle solution est un non-électrolyte.

Si les acides, les bases et les sels sont des électrolytes (seulement s'ils sont dissous dans l'eau), les

composés organiques sont rarement des électrolytes même s'ils se dissolvent dans l'eau. Exemple : le

sucre.

En vous basant sur la formule moléculaire de chacun de ces produits, écris E si c'est un électrolyte et NE si

c'est un non électrolyte.

LiOH : ______

PCl3 : ______

MgCl2 : ______

CCl4 : ______

HNO3 : ______

NH4OH : ______

H2S : ______

Al(OH)3 : ______

CO2 : ______

C3H8 : ______

MgSO4 : ______

H3PO4 : ______

KNO3 : ______

O2 : ______

NaCl : ______

N2O3 : ______

CH4 : ______

Li3N : ______

HBr : ______

NaNO3 : ______

C12H22O11 : ______

FORCE DES ÉLECTROLYTES

Non-électrolytes :

Électrolytes faibles :

Électrolytes forts :


Réactions endothermique et exothermique

Réaction endothermique : réaction qui absorbe de la chaleur

Exemple : Vaporisation de l'eau

H2O(liquide) + 40,7kJ H2O(gaz)

Réaction auquel on doit fournir de l’énergie.

Réaction exothermique : réaction qui dégage de la chaleur

Exemples : Combustion du bois (cellulose):

C6H10O5 + 6O2 6CO2 + 5H2O + 2800 kJ

Réaction qui dégage de l’énergie.

réactifs

réactifs


Balancement une équation 1. NH3 + O2 N2 + H2O

2. NH4OH + H2SO4 (NH4)2SO4 + H2O

3. H3PO4 + Ca(OH)2 Ca3(PO4)2 + H2O

4. KNO3 + C K2CO3 + N2 + CO2

5. H2S + I2 HI + S

6. Cu2S + O2 Cu2O + SO2

7. NH3 + Cl2 NH4Cl + N2

8. MnO2 + HCl MnCl2 + Cl2 + H2O

9. Fe + O2 Fe2O3

10. H2 + O2 H2O


LA MOLE

Amedeo Avogadro est un physicien et chimiste italien né à Turin le 9 août 1776

et mort le 9 juillet 1856.

Son nom est associé avec le nombre d'Avogadro : nombre d'atome que contient

une mole d'atome.

NA = 6,022 x 1023

La mole est une quantité. Une mole d’eau contient 6,022 X 10 23 molécules d’eau.

Symbole : n

Unité : mol

1 Combien de molécule retrouve-t-on dans 1 mol de sucre?

2 Combien de molécules retrouve-t-on dans 3 mol de

dichlorure de cobalt?

3 Combien de mol d'atomes de lithium retrouve-t-on dans

1 mol de lithium?

4 Combien de mol d'atome d'aluminium retrouve-t-on dans

1 mol de trihydroxyde de dialuminium?

5 Combien de mol d'atome d'oxygène retrouve-t-on dans 2

mol de dioxyde de carbone?

6 Combien de mol d'atome d'hydrogène retrouve-t-on

dans 5 mol de méthane (tétrahydrure de carbone)?

7 Combien d'atome d'iode retrouve-t-on dans 1 mol

d'iodure de potassium?

8 Combien d'atome de calcium retrouve-t-on dans 3 mol

de dichlorure de calcium?

9 Combien d'atome de phosphore retrouve-t-on dans 2

mol de tétraoxophosphate de trifrancium?

10 Combien d'atome d'hydrogène retrouve-t-on dans 10

mol d'eau?

http://fr.wikipedia.org/wiki/Physique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Chimie

http://fr.wikipedia.org/wiki/Italie

http://fr.wikipedia.org/wiki/Turin

http://fr.wikipedia.org/wiki/9_ao%C3%BBt

http://fr.wikipedia.org/wiki/Ao%C3%BBt


http://fr.wikipedia.org/wiki/9_juillet

http://fr.wikipedia.org/wiki/Juillet


http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Avogadro_Amedeo.jpg


LA MASSE MOLAIRE

Rappel :

La masse indiquée dans le tableau périodique est celle d’un atome, en unités de masse atomique.

Ex.1 : un atome de carbone a une masse moyenne de ________ uma.

Cette masse représente également celle d’une mole d’atomes, en gramme.

Ex.2 : une mole d’atomes de carbone a une masse de _________g.

Pour une molécule :

Ex3: La masse d'une molécule de CH4

Un atome de C a une masse de _______ uma.

Un atome de H a une masse de _______ uma.

1 x C = 1 x ______ = ________ uma

4 x H = 4 x ______ = _________ uma

Ensuite on additionne : _________ + _________ = _________ uma

La masse d’une molécule de CH4 est _______ uma.

Pour 1 mol de molécules:

Ex4 : Reprenons avec 1 mol de méthane (CH4)

Une mole d'atomes de C a une masse de _______ g.

Une mole d'atomes de H a une masse de _______ g.

1 x C = 1 x ______ = ________ g

4 x H = 4 x ______ = _________ g

Ensuite on additionne : _________ + _________ = _________ g

La masse d’une mol de molécules de CH4 est _______ g.


Trouver la masse molaire moléculaire de chaque molécule

As2O5

CdS

Na2C2O4

MnCl2

HC2H3O2


S8

Ti2(SO4)3

H3PO4

HNO3

Al2(SO4)3


LE VOLUME MOLAIRE

La loi d'Avogadro, dite aussi loi des gaz parfaits, découverte par Amedeo Avogadro en 1811,

énonce que des volumes égaux de gaz parfaits différents, aux mêmes conditions de température

et de pression, contiennent le même nombre de molécules.

À TPN (101,3kPa et 0°C) : 1 mol de n'importe quelle substance gazeuse

occupera un volume de 22,4L.

À TAPN ou TPS (101,3kPa et 25°C) : 1 mol de n'importe quelle substance

gazeuse occupera un volume de 24,5L.

Ex.1 : À TPN, 1 mol de O2(g) occupe un volume de 22,4L.

Ex.2 : À TPN, 2 mol de CO2(g) occupe un volume de 44,8L.

Ex.3 : À TPS, combien de mol de H2(g) se trouve dans une bonbonne de 11,2L? _____

1 À TPN, quel sera le volume de 3 mol de H2O(g)?

2 À TPS, combien de mol de CH4(g) retrouve-t-on

dans 85,75L?

3 À quelle température est un gaz vert si 8 mol

de ce gaz occupe un volume de 179,2L?

4 À TPN, quel sera le volume de 4,56 mol d'un

gaz radioactif?

5 À TPS, quel sera le volume de 5 mol de C(s)?

http://fr.wikipedia.org/wiki/Amedeo_Avogadro


http://fr.wikipedia.org/wiki/Gaz_parfait

http://fr.wikipedia.org/wiki/Temp%C3%A9rature

http://fr.wikipedia.org/wiki/Pression

http://fr.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cule


LE NOMBRE DE MOLE

n = nombre de moles de la substance (mol)

m = masse de la substance (gramme)

M = masse molaire de la substance (g/mol)

Exemple : Calculer le nombre de moles que contient 49g de H2SO4.

n = ?

m = 49 g

M = 2 x H + 1 x S + 4 x O

M = 2 x 1 + 1 x 32 + 4 x 16 = 98 g/mol

n= 49g ÷ 98g/mol = 0,5 mol

1 Combien de gramme pèse 3 mol de H2O(g)?

2 Combien de mol de CH4(g) retrouve-t-on dans 48g de ce gaz?


3 Combien de gramme pèse 0,458 mol de Kr?

4 Combien de mol retrouve-ton dans 1 g d'or?

5 Quel élément du tableau périodique serait décrit par une masse de 163,09g pour 23,5 mol

d'atomes?


Exercices sur la mole

1- Trouve la masse molaire moléculaire des substances suivantes :

Masse molaire Masse molaire

1 BaCrO4 11 C2H6

2 Na2S2O3 12 CaI2

3 NaOH 13 FeSO4

4 AgNO3 14 NH3

5 (NH4)3PO4 15 Mg(NO3)2

2- Combien de moles de KOH y a-t-il dans 112g?

3- Combien de moles de O2(g) y a-t-il dans 112L à TPN?

4- Combien de molécules de MgSO4 y a-t-il dans 60g?

5- Quelle est la masse de 15 moles d’or?


6- Combien de moles de ZnCl2 y a-t-il dans 750g?

7- Quelle masse de CO2 (g) y-a-t-il dans 67,2 L à TPN?

8- Si 5,4198 x 1024 atomes d’un élément pèsent 502,65g, de quel élément s’agit-il?

9- À TPN, 5,6 L d’un gaz rare pèsent 32,82g, de quel gaz s’agit-il?

10-

Substance gazeuse Volume occupé Nombre de moles Masse

O2 246,4L

NH4 5

N2 7g

SO3 1L


CONCENTRATION MOLAIRE

n = nombre de moles du soluté (mol)

c = concentration molaire (mol/L)

V = volume de la solution (L)

Exemple 1 : Quelle est la concentration molaire d’une solution aqueuse de 6L contenant 124 g de

NaCl?

c = ?

V = 6 L

m = 14 g

M (NaCl) = 1 x Na + 1 x Cl

M (NaCl) = 1 x 23 + 1 x 35,5 = 58,5 g/mol

n(NaCl) = m ÷ M = 124 g ÷ 58,5 g/mol = 2,12 mol

c = n ÷ V = 2,12 ÷ 6 L

c = 0,35 mol/L

Exemple 2: Quelle est la masse de NaOH nécessaire pour préparer 10 L d'une solution basique à

5 mol/L?

m = ?

c = 5 mol/L

V = 10 L

n = c x V = 5 mol/L x 10 L = 50 mol

M (NaOH) = 1 x Na + 1 x O + 1 x H

M (NaCl) = 1 x 23 + 1 x 16 + 1 x 1 = 40 g/mol

m = n x M = 50 mol x 40 g/mol = 200 g


Quelle est la masse de soluté nécessaire pour préparer chacune des solutions suivantes:

1 1 L d’une solution de CaCO3 à 5 mol/L

m=?

V = 1 L

C = 5 mol/L

2 2 L d’une solution de NaOH à 2 mol/L

3 0,5 L d’une solution de NH4Cl à 3,2 mol/L

4 4 L d’une solution de MgSO4 à 0,3 mol/L

5 10 L d’une solution de Ce(HSO4)4 à 1 mol/L


Exercices sur la concentration molaire

1. Une solution d'un volume de 5L contient 10 moles de soluté. Quelle est sa concentration molaire

volumique?

2. Un bassin contient 100 L d'eau salée préparée à partir de 2,8 kg de chlorure de sodium. Quelle est la

concentration molaire de cette solution?

3. Quelle est la concentration molaire d'une solution dont 800 ml renfermant 2 mol de chlorure

d'hydrogène?

4. Combien de moles d'iodure de potassium sont présentes dans 3 L d'une solution de concentration

2,5 mol/L?

5. On prépare 250 ml d'une solution basique en utilisant 25 g d'hydroxyde de sodium. Quelle est la

concentration molaire de cette solution?


6. Combien de moles d'acide nitrique (HNO3) de concentration 2,0 x 10-1 mol/L sont présentes dans

400 ml de cette solution?

7. Une solution de concentration de 2,5 mol/L contient 8,75 mol de soluté. Quel est son volume?

8. Pour préparer 300 ml d'une solution de dibromure de calcium de concentration 0,4 mol/L, quelle

masse de soluté faut-il utiliser?

9. La concentration normale de l'urine en urée (NH2)2CO est d'environ 0,3 mol/L. Quelle masse d'urée

est éliminée chaque jour avec 1500 ml d'urine?


STOECHIOMÉTRIE Équation équilibrée :

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O

1 2 1 2

2 4 2 ?

? 6 3 ?

16g 64g 44g 36g

32g ? 88g 72g

? 640g 440g ?

22,4 L 44,8 L 22,4 L 44,8 L

44,8 L ? 44,8 L ?

0,224 L 0,448 L ? 0,448 L

Exercice :

Voici une équation chimique équilibrée : B2O3 + 3 H2O 2 H3BO3

a) Combien de moles de produit obtient-on avec 4 moles de trioxyde de dibore, si on a assez

d'eau pour que la réaction soit totale?

B2O3 + 3 H2O 2 H3BO3

b) Avec 6 moles d'eau, combien de molécules de produit obtient-on?

B2O3 + 3 H2O 2 H3BO3

Lorsqu’on utilise les

masses molaires

moléculaires, il ne faut

pas oublier le coefficient

devant la molécule!

Pour le volume d’un gaz, 1 mol = 22,4 L à

TPN.


Exercices

1. La combustion du propane C3H8(g) en présence de dioxygène O2(g) produit du dioxyde de

carbone CO2(g) et de la vapeur d’eau H2O(g). Combien de moles de H2O(g) pourrait-on produire

en faisant brûler 6 moles de C3H8(g) ?

2. La combustion de l’octasoufre S8(s) dans le dioxygène O2(g) produit du dioxyde de soufre SO2(g).

Combien de moles de SO2(g) seront formées par la combustion de 1280g de S8(s) ?

3. La combustion de l’essence C8H18(l) dans la chambre à explosion d’un moteur, en présence de

dioxygène O2(g) libère dans le tuyau d’échappement du dioxyde de carbone CO2(g) et de la

vapeur d’eau H2O(g). Combien de grammes de C8H18(l) le moteur à explosion consomme-t-il pour

produire 4 moles de CO2(g) ?

4. Une industrie produit du dichlore par procédé électrolytique. On décompose le chlorure de

sodium fondu NaCl(l) pour obtenir Na(s) et du dichlore Cl2(g). Combien de gramme de NaCl(s)

doit-on décomposer pour produire 23g de Na(s) ?


5. Des élèves décident d’envoyer dans l’espace une fusée dont le carburant est de l’hydrazine

N2H4(l). Lorsque le carburant de la fusée brûle avec le dioxygène de l’air O2(g), il y a libération

de diazote N2(g) et de vapeur d’eau H2O(g). Combien de grammes de N2(g) seront produits si la

fusée consomme 4,8kg de N2H4(l) ?

6. Une simple étincelle suffit pour que le dioxygène et le dihydrogène se combinent pour former

de l’eau. Combien de gramme d’eau peut-on former à partir de 89,6 L de dihydrogène ?

7. Des élèves construisent en laboratoire un montage leur permettant de produire du trihydrure

d’azote NH3(g). Dans cette réaction, deux gaz doivent se combiner : le diazote et le

dihydrogène. Quel volume de NH3(g) peuvent-ils recueillir à partir de 18 moles de N2(g) et d’une

quantité suffisante de H2(g) ?

8. Lorsqu’on chauffe du trioxocarbonate de calcium, il y a dégagement de dioxyde de carbone et

de production d’un résidu, l’oxyde de calcium. Combien de litre de CO2(g) obtiendra-t-on si

800g de CaCO3(s) ont brûlé ?


ADN :

Acide désoxyribonucléique

Double hélice constituée de 4 nucléotides :

- A : Adénine

- G : Guanine

- T : Thymine

- C : Cytosine

Gène :

Section d’ADN qui contient l’information

nécessaire à la synthèse des protéines

Un brin d’ADN contient des milliers de gènes.

Génome :

Ensemble unique de gènes propre à une espèce.

Génome humain

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/b2/Karyotype.png


Chromosome :

Une molécule d’ADN enroulée sur elle-même,

dans le noyau de la cellule.

Chaque noyau de cellule contient le génome

complet dans ses chromosomes.

Mutation : Modification de quelques nucléotides dans un brin d’ADN.

Points négatifs

Malformations

Cancers

Maladies génétiques

…

Points positifs :

Sélection naturelle

Peut être sans conséquence

les rayons gamma, des pesticides et la cigarette sont des agents

mutagènes.

Hérédité :

transmission des caractères d’une génération à

la suivante.


Allèles : variantes d’un même gène

ex : graine de haricot sphérique et graine ridée

représenté par une lettre.

Chromosomes homologues :

paire de chromosomes, un provenant du père et

l’autre de la mère.

Homozygote : les chromosomes homologues portent deux

allèles identiques

Ex : yeux bleus (b) et yeux bleus (b).

Hétérozygote : les chromosomes homologues portent deux

allèles différents.

Ex : yeux bleus (b) et yeux bruns (B)


Allèle dominant : détermine le caractère (lettre majuscule)

ex : yeux bruns (B)

Allèle récessif: ne se manifeste que si homozygote

(lettre minuscule)

Ex. B et B les yeux sont bruns

B et b les yeux sont bruns

b et b les yeux sont bleus

Génotype : Paire d’allèles codant pour un caractère.

Ex : B et b

Phénotype : Expression des allèles.

Dans l’exemple du génotype, il s’agitait de yeux

bruns

Caryotype :

Représentation ordonnée de toutes les paires de

chromosomes d’un individu.


Les croisements

Loi de la ségrégation indépendante des allèles (1ere loi de Mendel).

Lors de la méiose, les paires de chromosomes se répartissent en proportion égales (50/50).

Résultat : chaque gamète (spermatozoïde ou ovule) renferme un seul des deux allèles d’un même

gène.

Lignée pure : Reproduction entre deux homozygotes ayant les mêmes allèles. Les gamètes

produites auront toujours les mêmes allèles.

Grille ou échiquier de Punnett

Ex : plant dont les fleurs sont violettes (V) dominant

plant dont les fleurs sont blanches (b) récessif

Si une fleur de lignée pure violette et une autre de lignée pure blanche se croisent :

Gamète mâle violette

Gam

ète

fem

elle

bla

nche

V V

b

b

_________ % des plants produits porteront des fleurs ______________


Si deux fleurs de 2e génération se croisent :

Gamète mâle

Gam

ète

fem

elle

V b

V

b



Loi de l’assortiment indépendant des allèles (2e loi de Mendel).

Les allèles associés à différents caractères de répartissent de manière indépendante.

Ex. : Plants de pois dont les graines sont :

J : jaune dominant

v : vert récessif

L : Lisse dominant

r : ridé récessif

Quelles sont les possibilités lors que deux plants se croisent ?

Gamète mâle

Gam

ète

fem

elle

JL Jr vL vr

JL

Jr

vL

Vr

________ plants jaunes et lisses ________ plants jaunes et ridés

________ plants verts et lisses ________ plants verts et ridés


Des gènes pour toute la famille - La génétique mendélienne

http://www.nrc-cnrc.gc.ca/fra/education/profs/lavie/module_10-12.html

Avant de faire l'activité, relire vos notes de cours sur les concepts suivants :

Les éléments de base de la génétique mendélienne et le concept de traits dominants et récessifs.

Les carrés de Punnett (pour prédire les résultats génétiques possibles).

La différence entre les génotypes hétérozygotes et homozygotes.

Explorer l'héritage génétique (des lapins pas bêtes)

Matériaux nécessaires

1. Un dé à jouer.

2. Un gobelet de styromousse pour brasser le dé.

3. La carte de jeu génétique (ci-inclus).

4. Des crayons de couleur.

5. Beaucoup de papier.

Le défi génétique

On découvre que deux îles isolées du Pacifique contiennent des lapins

indigènes (d'une espèce très rare), qui sont au bord de l'extinction. Sur

une des îles il ne reste que des lapins mâles et, sur l'autre, que des lapins

femelles. Le problème, c'est que les mâles (lapins stupides) ne sont pas

assez futés pour survivre tous seuls et que les femelles ont besoin des

mâles pour se reproduire et sauver l'espèce. On te donne un lapin de

chaque sexe. Ta tâche consiste à tenter, par reproduction sélective, de

créer une génération de lapins vraiment « futés ». Les lapins (l'espèce

lapin !) se présentent sous deux génotypes, les lapins femelles, qui sont

incroyablement brillantes (un trait BB dominant) ; par ailleurs, les lapins

mâles sont... euh... disons, pas aussi dégourdis (un trait bb récessif). Chacun de tes lapins est homozygote, le

mâle possède le génotype bb et la femelle, le génotype BB.

Ta première génération

Pour t'aider dans ta croisade pour sauver l'espèce, la première

génération de descendants t'es donnée. Tous les descendants de ta

paire de lapins seront hétérozygotes, c'est-à-dire, Bb ou, l'équivalent,

bB. La question est de savoir s'il sera possible de faire l'élevage en

consanguinité de plusieurs générations de descendants, jusqu'à ce qu'il

reste seulement des couples homozygotes BB? Ton défi sera d'essayer

de créer un couple reproducteur sans aucun gène récessif en utilisant

le tirage au dé pour simuler les « lois du hasard ». Tu commences avec

un couple mâle et femelle hétérozygotes.


La carte de simulation génétique

La nature agit souvent suivant des façons qui semblent régies par les lois du hasard et de la probabilité.

Pour simuler cet effet, nous allons jeter un dé à six faces pour déterminer certains des résultats

génétiques de notre problème d'élevage. Le pointage au dé a été établi de façon à donner une probabilité de

50/50 de choisir un allèle dominant ou récessif. Le défaut veut dire que, dans le cas d'un parent

homozygote, tu dois appliquer l'allèle approprié parce qu'il n'y a pas vraiment de choix à faire. Voici une

copie de la Carte de simulation génétique

1

Premier brassage Dominant (ou défaut)

Deuxième brassage Récessif (ou défaut)

Troisième brassage Mâle

Quatrième brassage Échec de la reproduction

2




Quatrième brassage Succès

3





4

Premier brassage Récessif (ou défaut)

Deuxième brassage Dominant (ou défaut)

Troisième brassage Femelle


5





6




Quatrième brassage Échec de la reproduction

Voici comment ça fonctionne

Règle numéro un : Tu ne peux avoir que 3 (trois) descendants par couple reproducteur.

Règle numéro deux : Utilise le dé et la Carte de simulation génétique pour déterminer le génotype de

chaque descendant. Pour « jeter » le dé, mets-le dans le gobelet de styromousse, couvre l'ouverture

supérieure avec la paume de la main et brasse le gobelet vigoureusement, puis regarde à l'intérieur pour

déterminer le résultat. Laisse toujours le dé dans le gobelet... ne le fais pas tomber sur le bureau ou par

terre.

Règle numéro trois : Reporte-toi à la Carte de simulation génétique pour déterminer le génotype du

descendant d'après les procédures suivantes :

Le premier brassage du dé détermine l'allèle provenant du parent MÂLE.

Le second brassage du dé détermine l'allèle provenant du parent FEMELLE.

Le troisième brassage du dé détermine le sexe du descendant.

Le quatrième brassage du dé détermine le succès de la reproduction.


Brasse le dé quatre fois pour déterminer le résultat de la reproduction pour chaque descendant.

Règle numéro quatre : Si tu produis un couple reproducteur, tu peux continuer le processus de générations

successives.

Règle numéro cinq : Continue jusqu'à ce que ton espèce s'éteigne ou que tu réussisses à produire un couple

reproducteur homozygote BB. Note : rappelle-toi qu'un couple homozygote bb est voué à l'extinction. Il

disparaîtra.

Règle numéro six : Conditions

1. Un couple de lapins donné ne peut se reproduire qu'une seule fois (maximum de trois descendants).

2. La reproduction entre générations est interdite.

3. Les lapins femelles peuvent avoir de multiples portées de descendants, sous réserve de la condition

numéro un.

Exemple

L'exemple montré ici est tiré des feuillets de travail d'un l'élève. Les feuillets de travail de chaque groupe

seront légèrement différents, à moins d'une coïncidence statistique hors de l'ordinaire. Habituellement, il

faut plusieurs essais avant de réussir. Dans cet exemple,

le tableau des génotypes commence avec le couple

reproducteur de la première génération. Le dé et la

Carte de simulation génétique ont été utilisés pour

générer les génotypes et les sexes des descendants de la

2e génération. Les résultats sont illustrés. Les carrés

représentent les mâles et les cercles, les femelles. Le

résultat a donné DEUX couples reproducteurs viables.

Ces deux couples ont été disposés de façon à montrer

qu'il y avait six descendants de troisième génération

possibles. Pour continuer la simulation, on devra brasser

le dé pour déterminer les génotypes et les sexes de

chacun des six descendants. Les couples reproducteurs

seront identifiés et le processus continuera jusqu'à ce qu'on atteigne l'objectif, qui est celui de produire un

couple reproducteur homozygote BB.

À ton tour d'essayer

Commence par dessiner le tableau de départ. C'est ton couple reproducteur initial. Les génotypes

des deux membres y apparaissent (génération 2).

Utilise le dé et la carte de Simulation génétique pour créer les

génotypes des descendants.

Si tu réussis à produire un ou plusieurs couples reproducteurs dessine

le tableau de la génération suivante (génération 3) et continue à créer

des générations successives de lapins jusqu'à ce que l'objectif soit

atteint.

Tableau de départ


Les équipes de deux ou trois élèves permettent un fonctionnement idéal. Un élève peut agir comme

brasseur de dé, un autre peut décoder les résultats à partir de la Carte de simulation du jeu, et le

troisième peut remplir les tableaux de génotypes pour chaque génération.

Si ton arbre généalogique arrive à extinction, tu dois recommencer depuis le début.

Tiens compte du nombre d'essais (recommencements) et du nombre de générations qu'il faut pour

produire un couple reproducteur homozygote BB.

Observations et conclusion

As-tu réussi? Dans la négative, recommence. Si oui, combien de générations t'a-t-il fallu pour arriver à un

couple reproducteur homozygote BB? Compare tes résultats avec ceux des autres équipes de la classe.

Discussion

1. Quel serait l'effet de n'avoir que deux descendants par couple reproducteur? Quatre descendants?

Prépare une simulation et essaie.

2. Les lapins parviennent vite à maturité et ont des périodes de gestation assez courtes. Ils se

reproduisent et se multiplient rapidement. Certains animaux peuvent prendre des années à atteindre

leur maturité reproductive et ont des périodes de gestion relativement longues. Commente au sujet

de l'impact possible de l'ingénierie génétique et du clonage.

Supplément : Gregor Mendel (1822-1884)

Pour ses expériences, Mendel s'est servi de plants de pois. Il a étudié les caractéristiques des fleurs,

comme la variation de la hauteur, la couleur des fleurs et les différentes textures des graines. À partir de

ce point, il a poursuivi l'étude de l'héritage génétique, c'est-à-dire le processus de transmission des

caractéristiques d'une génération à la suivante.

Sa recherche a mené à plusieurs conclusions :

1. Les caractéristiques de tout organisme sont transmises de parent à enfant par des morceaux

d'informations appelées gènes. Chaque gène représente une seule unité d'information contenant une

caractéristique.

2. Les allèles sont deux ou plusieurs gènes qui portent une information concernant une caractéristique

unique. Une des paires d'allèles peut caractériser les joues lisses, et l'autre, les fossettes. Les

allèles se trouvent généralement en paires, dont un est dominant, ou tout puissant, et l'autre

récessif, qui est masqué par l'allèle dominant.

3. Dans la reproduction, chaque gamète, ou cellule reproductive, (sperme ou œuf) n'a qu'un allèle de la

paire qui est présent.

4. Si on est en présence d'un allèle dominant et d'un allèle récessif, l'individu sera affecté par l'allèle

dominant. Le scientifique américain T. H. Morgan, a plus tard montré que les règles de Mendel sur l'héritage génétique

s'appliquaient à tous les végétaux et à tous les animaux (y compris l'être humain).


Synergie activité 2.3 : L'héridité

Partie A – Le caryotype

Observez la figure 1, puis répondez aux questions 1 à 4.

_Figure 1_ La représentation du caryotype d’un individu de sexe masculin.

1. Combien de chromosomes une cellule humaine normale possède-t-elle ?

2. Combien de paires de chromosomes observez-vous dans le caryotype de la figure 1 ?

3. Comment peut-on savoir que l’individu est de sexe masculin ?

4. Quelle différence aurait-on pu observer sur le caryotype si l’individu avait été de sexe féminin ?

5. De qui provient chacun des chromosomes d’une paire de chromosomes homologues ?

6. Par quel processus les chromosomes des parents sont-ils transmis aux enfants ?


Partie B – Les gènes

Examinez la figure 2, puis répondez

aux questions 7 à 10.

a) b) c)

_Figure 2_ Trois paires de chromosomes homologues.

7. a) Comment s’appellent les différents segments observés sur les chromosomes ?

b) Que contrôlent-ils ?

8. Comparez les trois paires de chromosomes homologues. En quoi :

a) les paires sont-elles différentes ?

b) les chromosomes homologues sont-ils semblables, à l’intérieur d’une même paire ?

c) les chromosomes homologues sont-ils différents ?

9. Quelle paire de chromosomes, sur la figure 2, possède des gènes qui sont :

a) homozygotes ?

b) hétérozygotes ?

10. Étant donné que, pour le caractère de la couleur des yeux, l’allèle de la couleur brune (B) est dominant et

que l’allèle de la couleur bleue (b) est récessif :

a) Quelle est la couleur des yeux de l’individu qui possède la paire de chromosomes de la figure 2 b) ?

b) Quelle autre combinaison d’allèles pourrait donner cette couleur ?


La synthèse des protéines est l'acte par lequel une cellule assemble une chaîne protéique en

combinant des acides aminées isolés présents dans son cytoplasme, guidé par l'information

contenue dans l'ADN. Elle se déroule en deux étapes au moins : la transcription de l'ADN en ARN

messager et la traduction de l'ARN messager en une protéine.

Bases azotées ADN

A avec T

C avec G

Bases azotées ARN

A avec U

C avec G


La transcription

L'ADN se transcrit, dans le noyau, en ARN messager. Tout d'abord, l'ADN se déroule là où aura

lieu la transcription. Ensuite, les bases azotées s'assemblent pour compléter le brin d'ADN à

transcrire, sauf que sur l'ARN, la thymine sera remplacée par l'uracile. Une fois complété, l'ARN

messager sort du noyau pour aller dans le cytoplasme.

exemple de transcription:

ARNm

ADN T C A C G A T C G


La traduction

Une fois dans le cytoplasme, l'ARN messager va être traduit par un ribosome, qui va assembler les

acides aminés selon les "instructions" du code génétique. Pour ce faire, il va jumeler 3 nucléotides

consécutifs qui formeront un codon. Un codon est donc un ensemble de 3 nucléotides qui codent

pour un acide aminé.

Un codon initiateur est presque toujours AUG.

Une fois le codon-stop atteint (UAA, UGA, UAG), la protéine est complète

ADN A G T A C C C A T G G A G T C A A C

ARNm

Acide

aminé

ADN G A C C T C G A A G T G T G A T C A

ARNm

Acide

aminé


Masse et poids

Masse : Quantité de matière exprimée en kilogramme (kg)

Poids : force d'attraction qu'exerce un astre sur un objet exprimé en Newton (N).

Fg = Poids ou force gravitationnelle (N)

Fg = m g m = masse (kg)

g = accélération gravitationnelle (m/s2)

Planète Gravité (m/s²)

Mercure 3,7

Vénus 8,9

Terre 9,8

Mars 3,7

Jupiter 23,1

Saturne 9,0

Uranus 8,7

Neptune 11,0

Pluton 0,7

Si un élève a une masse de 50 kg, quelle sera son poids sur chaque planète?

Planète Poids

Mercure

Vénus

Terre

Mars

Jupiter

Saturne

Uranus

Neptune

Pluton


La relation entre la masse et le poids / Rapport de laboratoire

Les buts de l’expérience

• Découvrir la relation entre la masse et le poids.

• Mesurer expérimentalement la valeur de l’intensité du champ gravitationnel terrestre.

Les hypothèses

Question A. Y a-t-il une différence entre la masse et le poids d’un objet ?

Question B. Quelle est la valeur de l’intensité du champ gravitationnel terrestre ?

Matériel

• Un dynamomètre gradué de 0 à 2,5 N

• Un dynamomètre gradué de 0 à 20 N

• Un support universel

• Une pince à support universel

• Un ensemble de plusieurs cylindres avec masse inscrite dessus

Manipulations

1 Peser soigneusement les « poids » ou les objets à l’aide de la balance.

2 Noter les valeurs des masses (m) dans le tableau de la question 1 de la partie « Les résultats ». Si la

masse des « poids » est inscrite sur la masse, noter directement cette valeur.

3 Placer la pince à support universel sur le support universel et y accrocher le dynamomètre.

4 Y accrocher les « poids » ou les objets massifs pour mesurer leur poids (Fg).

Les résultats

1. Remplissez le tableau de résultats suivants.

Les résultats du laboratoire

Description des cylindres utilisés

Masse (m)

(kg)

Poids (Fg)

(N)

1

2

3

4

5


L’analyse des résultats

2. Tracez la courbe Fg = f(m) dans le graphique suivant.

3. Quel type de courbe obtenez-vous ?

4. Quel type de relation mathématique existe-t-il entre Fg et m ?

5. Comment peut-on écrire mathématiquement cette fonction ?

6. Que représente le taux de variation de cette courbe ?

7. Comment obtient-on la valeur du taux de variation ? Laissez une trace de votre démarche dans

l’encadré ci-dessous.


8. Quelle est donc la relation numérique entre Fg et m sur Terre (valeur théorique) ?

9. Qu’est-ce qui changerait si cette même expérience était réalisée sur la Lune ?

La conclusion

10. Selon les résultats que vous avez obtenus, diriez-vous que vos hypothèses de départ étaient justes ?

Expliquez votre réponse en décrivant les nouvelles connaissances que vous avez acquises au cours de

cette expérience.


Masse volumique

= Masse volumique (g/L ou g/mL ou g/cm3)

= m/V m = Masse

V = Volume (L ou mL ou cm3)

Exemple : Une substance liquide a un volume de 26mL et une masse de 37g, quelle sera sa

masse volumique?

m = 37g = m/V

V = 26mL ? = 37g / 26mL

? = 1,4g/mL

1L = 1 000mL

1mL = 1cm3

L’eau est une substance dont la masse volumique est de 1g/mL donc 1g = 1mL

1. Une substance a une masse de 28g et un volume de 47L. Quelle est sa masse volumique?

2. Une substance a une masse volumique de 1,2g/cm3 et une masse de 8g. Quel est son volume?

3. Une substance pèse 0,74g et a un volume de 0,85mL, quelle est sa masse volumique?

4. Dans un cylindre gradué se trouve 45mL d’un liquide dont la masse volumique est de 0,92g/mL.

Quelle est la masse du liquide?

5. Quelle est la masse de 5,3L d’eau?


La température en Kelvin

T(K) = T(°C) + 273

T(°C) = T(K) - 273

1) Quelle est la variation de température?

a) 10ºC à 25ºC ____

b) 31ºC à 27ºC ____

c) -10ºC à -15ºC ____

d) -5ºC à 8ºC ____

e) 13ºC à -3ºC ____

f) 12ºC à 12ºC ____

g) 0K à 30K ____

h) -8ºC à -2ºC ____

i) 212K à 210K ____

2) Transforme ces valeurs en Kelvin.

a) 10 ºC ____

b) -5ºC ____

c) 200ºC ____

d) 0ºC ____

e) -173ºC ____

3) Transforme les valeurs suivantes en ºC.

a) 0K ____

b) 273K ____

c) 293K ____

d) 381K ____

e) 178K ____


Chaleur massique(c)

Définition : Quantité d'énergie nécessaire pour faire augmenter de 1°C ou 1K, 1 g d'une substance

donnée.

Chaleur massique (J/gºC) déterminée à 25ºC

Gaz

Hydrogène 14,3 J/gºC

Hélium 5,2 J/gºC

Vapeur d’eau 2,0 J/gºC

Azote 1,0 J/gºC

Oxygène 0,92 J/gºC

Liquides

Eau 4,186 J/gºC

Alcool méthylique 2,5 J/gºC

Éther 2,2 J/gºC

Éthylène glycol (antigel) 2,200 J/gºC

Térébenthine 1,7 J/gºC

Huile d'olive 1,296 J/gºC

Chloroforme 0,978 J/gºC

Solides

Glace à 0°C 2,1 J/gºC

Magnésium 0,98 J/gºC

Aluminium 0,90 J/gºC

Marbre 0,878 J/gºC

Quartz 0,790 J/gºC

Verre 0,782 J/gºC

Graphite (carbone) 0,71 J/gºC

Fer 0,472 J/gºC

Zinc 0,39 J/gºC

Cuivre 0,397 J/gºC

Uranium 0,260 J/gºC

Argent 0,234 J/gºC

Mercure 0,14 J/gºC

Or 0,134 J/gºC

Plomb 0,130 J/gºC


Chaleur

Q = Chaleur, Énergie thermique (J)

Q = m c T m = Masse (g)

c = Chaleur massique, capacité thermique massique (J/g °C ou J/gK)

T = Température finale - température initiale (°C ou K)

Exemple : En laboratoire, on observe que la température de l’eau contenue dans le calorimètre

baisse de 90°C à 40°C. Sachant qu’il y a 100g d’eau, combien de chaleur est perdue

par l’eau?

m = 100g Q = m c T

ceau = 4,186 J/g°C ? = 100g x 4,186 J/g°C x -50°C

T = 40°C – 90°C = -50°C ? = -20 930J

1. Si dans le calorimètre de l’exemple, on met de l’huile au lieu de l’eau, combien de chaleur sera

alors perdue? La chaleur massique de l’huile est de 2,268J/g°C.

2. Dans une bouilloire contenant 250mL d’eau, la température passe de 15°C à 80°C. Combien de

chaleur la bouilloire a-t-elle fourni à l’eau?

Si la température a augmenté, Q est positif.

Si la température a diminué, Q est négatif.


3. Dans un chaudron, hermétiquement fermé, on fait chauffer de l’éthanol. La capacité

thermique massique de l’éthanol est 2,46J/g°C. Combien d’éthanol retrouve-t-on dans le

chaudron si la température est passée de 21°C à 33°C et que 52 000J d’énergie a été utilisé??

4. Un chauffe-eau peut donner 430 000J d’énergie. Si on y met 20L d’eau à 17°C, quelle sera la

température finale de l’eau sachant que sa chaleur massique est de 4,186J/g°C?

5. Un calorimètre perd 1 829J de chaleur et la température de l’eau passe de 75°C à 70°C.

Quelle est la masse de l’eau contenue dans le calorimètre?

6. Le matin, la température du sable du carré de sable est de 15°C. Vers 15h, elle est de 27°C.

Quelle quantité d'énergie ces 50 kg de sable ont-ils reçu du Soleil? La chaleur massique du

sable est de 0,78J/g°C.

7. Suite de la question 6 : La piscine d'enfant juste à côté absorbe autant d'énergie. Si elle

contient 40 L d'eau et que sa température matinale est aussi de 15°C, quelle sera sa

température à 15h?


Le calorimètre

Un calorimètre est un appareil qui permet de mesurer les échanges de chaleur.

Voici une image du calorimètre utilisé à l'école en chimie :

Tu connais quelques objets qui empêchent les échanges de chaleur :

Thermos

Fourneau

Bottes d'hiver

Tu dois réaliser un calorimètre qui sera le plus efficace possible pour conserver la chaleur. La

conception peut se faire en seul ou en équipe de deux.

La rédaction du rapport (but, matériaux utilisés, schéma de construction, tableau avec les

mesures prises, calcul de la chaleur perdue, analyse du prototype) doit se faire seul!

Bécher

Thermomètre

Couvercle de plastique

Verre en polystyrène


Énergie potentielle

Ep = Énergie potentielle (J) 1000 m = 1 km

m = masse (kg) gTerrestre = 9,8 m/s2

g = accélération gravitationnelle (m/s2) 1 000 mg = 1 g

h = hauteur (m) 1 000 g = 1 kg

Exemple : Un aigle de 4,7 kg se trouve à 250 m du sol. Quelle est son énergie potentielle?

m = 4,7 kg Ep = mgh

h = 250 m ? = 4,7 kg x 250 m x 9,8 m/ss

g = 9,8 m/s2 ? = 11 515 J

1. Quelle énergie doit fournir une grue pour soulever de 75 m un bloc de béton de 500 kg?

2. Quelle est la masse d'une pomme si elle a 19,6 J d'énergie potentielle lorsqu'elle est à 10 m

du sol?

3. Quelle est la hauteur d'une mouche si elle possède une énergie potentielle de 1 J et a une

masse de 20 mg?

4. Quel est l'énergie potentielle du drapeau au sommet du mont Everest sachant qu'il est à une

hauteur de 6 194 m et que sa masse est de 120 g?

5. Quelle est la masse d'une balle si elle se trouve à 25 m du sol et possède une énergie

potentielle de 77760 J?


Vitesse

v = vitesse (m/s)

d = déplacement (m)

t = temps (s)

Exemple : Dans chacune des allées d'un jeu de quilles, une boule doit parcourir une distance de

18,21 m. Si une petite fille de 5 ans lance la boule et qu'elle prend 6 secondes pour

atteindre les quilles, quelle sera sa vitesse?

d = 18,21 m v = d/t

t = 6 s ? = 18,21 m / 6 s

v = ? ? = 3 m/s

1. Quelle est la vitesse d'un lièvre s'il a parcouru 42 m en 5 s?

2. Quelle est la distance parcourue par une mouche qui vole à 10 m/s pendant 1 minute?

3. En combien de temps un coureur parcourt-il 100 m si sa vitesse est de 10,5 m/s?

4. Une voiture roule à 100 km/h. Quelle est sa vitesse en m/s?

5. Un train à haute vitesse circule à plus de 250 km/h. Quelle distance aura-t-il parcouru en 3 h?


Énergie cinétique

Ek = Énergie cinétique (J) 1000 g = 1 kg

m = masse (kg) 1 m/s = 3,6 km/h

v = vitesse (m/s)

Exemple : Dans chacune des allées d'un jeu de quilles, une boule de 5,5 kg roule à une vitesse

de 3,2 m/s. Quel est son énergie cinétique?

m = 5,5 kg Ek = ½mv2

v = 3,2 m/s ? = ½ x 5,5 kg x (3,2 m/s)2

Ek = ? ? = 28 J

1. Quelle est l'énergie cinétique d'une voiture de 1500 kg roulant à 25 m/s?

2. Un planchiste accumule 6750 J en descendant une pente. Quelle est sa vitesse s'il a une

masse de 60 kg?

3. Quelle est la masse d'une balle si sa vitesse est de 36 m/s et son énergie de 77760 J?

4. Une CBR600 (moto sport) roule sur l'autoroute avec une énergie cinétique de 152 000 000 J.

Si sa masse est de 7600 kg, quelle est sa vitesse?

5. Un train à haute vitesse circule à plus de 900m/s, si la masse de l'un des wagons est de

10 000 g. Quelle est son énergie cinétique?


Énergie mécanique

Em = Énergie mécanique (J)

Em = Q + Ek + Ep Q = chaleur (J)

Ek = Énergie cinétique (J)

Ep = Énergie potentielle (J)

Exemple 1 :Quelle est l'énergie mécanique totale du crayon qui se trouve sur mon bureau?

Informations qui peuvent être mesurées:

m = 100g

h = 1,5 m

Q = 0 J car il n'y a pas de perte en chaleur

Ek = 0 J car il n'y a pas de mouvement

Ep = mgh = 0,1 kg * 9,8 m/s2 * 1,5m = 1,47 J

Em = Q + Ek + Ep = 0J + 0J + 1,47J = 1,47 J

Exemple 2 :Si je laisse tomber le crayon, quelle sera sa vitesse juste avant de toucher le sol? On

considère qu'il n'y a pas assez de friction pour y avoir une perte en chaleur.

Q = 0 J car il n'y a pas de perte en chaleur

Ek = ?

Ep = 0 J par qu'au sol la hauteur = 0m

Em = 1,47 J parce que l'énergie totale est conservée

Em = Q + Ek + Ep

1,47 J = 0J + Ek + 0J

Ek = 1,47 J

Ek = ½mv2 1,47 = ½ * 0,1*v2

29,4 = v2 v = √29,4 = 5,42m/s


Exemple 3:

a) Que vaut Ek et Ep en A, B et C si Q = 0 J?

Au départ : Em = Ek + Ep

Ek = 0 J puisque la vitesse est de 0 m/s

Ep = mgh = 1000 kg * 9,8 m/s2 * 30m = 294 000 J

Em = 0 + 294 000 J = 294 000 J Conservation de l'énergie donc Em constant

A : Em = Ek + Ep

Ek = ½ m v 2 = ½ * 1000 kg * ?2

Ep = mgh = 1000 kg * 9,8 m/s2 * 10m = 98 000 J Ep = 98 000J

Em = 294 000 J

Em = Ek + Ep donc 294 000 J = Ek + 98 000 J Ek = 196 000J

B : Em = Ek + Ep

Ek = ?

Ep = mgh = 1000 kg * 9,8 m/s2 * 20m = 196 000 J Ep = 196 000J

Em = 294 000 J

Em = Ek + Ep donc 294 000 J = Ek + 196 000 J Ek = 98 000J

C : Em = Ek + Ep

Ek = ?

Ep = mgh = 1000 kg * 9,8 m/s2 * 0m = 0 J Ep = 0J

Em = 294 000 J

Em = Ek + Ep donc 294 000 J = Ek + 0 J Ek = 294 000 J

b) Que vaut v en B?

Ek = ½ m v 2

98 000 J = ½ * 1000 kg * v2 v = 14 m/s


Exemple 4 : Un enfant de 35 kg se trouve sur une montagne de 10 m de haut. Il glisse. En bas

de la montagne, il a une vitesse de 10 m/s.

a) Quelle quantité d'énergie a été perdue par le frottement?

En haut : Em = Q + Ek + Ep

Em = 0 + 0 + mgh

Em = 0 + 0 + 35 kg * 9,8 m/s2 * 10 m

Em = 3430 J

En bas : Em = Q + Ek + Ep

Em = Q + ½ m v 2 + 0

3430 J = Q + ½ * 35 kg * (10m/s)2 + 0

3430 J = Q + 1750 J

Q = 1680 J

b) Si l'enfant était assis sur une pièce de fer de 100 g, de combien la température du fer

aurait-elle augmentée? cfer = 0,44 J/g°C

Q = m c T

1680 J = 100 g * 0,44 J/g°C * T

T = 38°C

Etotale initiale = Etotale finale

Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2 + Q

On utilise cette équation lors qu'il y a une variation de

température


La pollution

Polluants

atmosphériques

Principales sources Principaux effets

Hydrocarbure Combustion du pétrole Formation de smog, toxique

Monoxyde de carbone Combustion incomplète Toxique

CFC (chlorofluorocarbones), fréon Réfrigération, aérosols, mousses

plastiques

Destruction de la couche d'ozone

Composés fluorés et chlorés Alumineries, sidérurgie, pâtes et

papiers

Destruction de la végétation,

toxique, cancers

Poussières Mines, industries, municipalités Maladies respiratoires, cancers

HAP (hydrocarbures aromatiques

polycycliques)

Combustion incomplète de

matières organiques, alumineries,

raffineries de pétrole

Différentes maladies, cancers

(l'un des plus dangereux)

Organochlorés (dioxines) et

furannes

Combustion organiques,

incinérateurs

Cancers (parmi les plus

dangereux)

Nuages radioactifs Centrales atomiques, activités

minières, médecine, expériences

atomiques

Mutations génétiques, cancers

Polluants

aquatiques


Hydrocarbures (pétrole, benzène) Déversement de pétrole,

industries, transports, solvant

organiques

Mort du plancton, destruction de

la faune aquatique, eaux

impropres à la consommation

Matières organiques (bois,

excréments, graisses,...)

Industries, égouts domestiques

et municipaux, agriculture

Eutrophisation des cours d'eau,

développement de bactéries et de

virus

Matières inorganiques (acides,

bases, métaux,...)

Industries, égouts domestiques

et municipaux, mines, lessivage

des sols

Effets multiples sur le milieu,

corrosion, toxicité des métaux

Fertilisants (nitrates,

phosphates)

Agriculture, égouts domestiques,

industries

Eutrophisation des cours d'eau

Organochlorés (BPC, DDT, ...) Industries, combustion,

agriculture, transports

Infiltration de la chaîne

alimentaire, toxique, cancers

Pesticides, herbicides Agriculture, épandages forestiers Infiltration de la chaîne

alimentaire, toxique, cancers

Thermiques Eaux de refroidissement des

usines

Eutrophisation des cours d'eau


Polluants

terrestres


Déchets radioactifs Centrales atomiques, activités

minières

Mutations génétiques, cancers

Pneus, autos, déchets

domestiques solides,...

transports, industries,

municipalités, boues de

sédimentation

Altération du paysage, risques

d'incendies, infiltration

Métaux toxiques (Pb, Hg, Al,

Cu,...)

Industrie, mines, métallurgie,

boues de sédimentation

Dégradation de la chaîne

alimentaire, pollution de l'eau,

toxique, cancers

Microbes Déchets agro-alimentaires,

dépotoirs

Maladies infectieuses

Organochlorés (BPC, DDT,...) Agriculture, industries,

transformateurs électriques,

transports

Pollution de l'air, pollution de

l'eau, cancer

Déchets liquides toxiques Mines, industries, métallurgie,

municipalités

Infiltration, végétation, toxique

Pesticides, herbicides Agriculture, activités

domestiques

Infiltration, dégradation de la

chaîne alimentaire, toxique

Déchets organiques (dépotoirs,

fumiers,...)

Municipalité, agriculture Altération du paysage, odeurs,

infiltration, prolifération de

bactéries


Capacité tampon

Le pouvoir tampon d'une eau rend compte de sa capacité à conserver une valeur stable de

pH lorsque des acides ou des bases sont ajoutés. Bien que l'on puisse penser qu'en

mélangeant des volumes égaux d'eau neutre et acide, on obtiendra de l'eau de pH de

valeur entre les deux, ce n'est généralement pas ce que l'on observe. Si l'eau a un pouvoir

tampon suffisant, celui-ci absorbera et neutralisera l'acide ajouté sans qu'on observe une

modification significative du pH. En fait, le pouvoir tampon agit comme une grosse éponge.

plus vous ajoutez d'acide, plus l'éponge absorbe l'acide ajouté, sans que le pH ne soit

modifié. La capacité de l'éponge est cependant limitée, une fois que tout le pouvoir

tampon est utilisé, le pH est à nouveau sensible aux ajouts d'acide. . Source :

http://www.aquariophilie.75.fr/aquariophilie/aa_votre_aquarium-lachimiedeleau.php

Pouvoir tampon d'un sol: La présence de calcaire (chaulage d'un lac), de calcite ou d'un

autre minéral carbonaté tamponne fortement les propriétés acido-basiques des sols. Dans

un sol contenant plusieurs pourcents de calcaire, en masse, la solution du sol, en équilibre

avec les phases solides sera très fortement tamponnée. Avant d'acidifié un sol, il faudra

détruire (dissoudre) toute la calcite avant de faire chuter le pH. Source : http://www.terre-

et-eau.univ-avignon.fr/tampon.htm


Eutrophisation

L'eutrophisation est la modification et la dégradation d'un milieu aquatique, lié en général à un

apport exagéré de substances nutritives, qui augmentent la production d’algues et de plantes

aquatiques.

Un milieu aquatique eutrophe (du grec eu : « bien, vrai » et trophein : « nourrir »), tel que cours

d'eau ou mares, décrit originellement sa richesse en éléments nutritifs, sans caractère négatif. À

partir des années 1970, le terme eutrophisation a été employé pour qualifier la dégradation des

grands lacs comme le lac d'Annecy, le lac du Bourget ou le lac Léman par excès de nutriments. Il a

aujourd'hui un sens proche de dystrophie et vient souvent comme qualificatif de sens négatif pour

des milieux aquatiques d'eau douce ou marins.

Un milieu aquatique pauvre en éléments nutritifs est dit oligotrophe ; dans le cas intermédiaire, on

qualifie le milieu de mésotrophe. Étant donné que les facteurs naturels produisent des milieux plus

ou moins chargés en nutriments en dehors de toute intervention humaine, l'état d'eutrophisation

d'un milieu aquatique doit être apprécié en fonction de sa nature et ne peut pas se baser sur des

indicateurs absolus.

L'eutrophisation est aussi une des étapes du processus naturel qui transforme lentement les lacs

peu profonds en marais, puis en prairie ou en mégaphorbiaies et finalement en forêt. Le

comblement d'une mare ou d'un marais est très accéléré par la présence de nutriments artificiels,

par la proximité d'arbres (feuilles mortes), mais aussi par l'absence de faune se nourrissant dans

l'eau tout en exportant les nutriments (Ex : amphibiens, canards ou élan mangeant des algues, des

invertébrés, et des plantes aquatiques, par dizaines de kg par jour dans le cas de l'élan).

L'atterrissement d'une petite mare en sous-bois peut se faire en quelques décennies, alors que les

lacs naturels se comblent eux en dizaines de milliers voire en millions d'années.

Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Eutrophisation

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89l%C3%A9ment_nutritif

http://fr.wikipedia.org/wiki/Ann%C3%A9es_1970

http://fr.wikipedia.org/wiki/Lac_d%27Annecy

http://fr.wikipedia.org/wiki/Lac_du_Bourget

http://fr.wikipedia.org/wiki/Lac_L%C3%A9man

http://fr.wikipedia.org/wiki/Dystrophisation

http://fr.wikipedia.org/wiki/Oligotrophe

http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=M%C3%A9sotrophe&action=edit&redlink=1

http://fr.wikipedia.org/wiki/Lac

http://fr.wikipedia.org/wiki/Marais

http://fr.wikipedia.org/wiki/Prairies,_savanes_et_brousses_temp%C3%A9r%C3%A9es

http://fr.wikipedia.org/wiki/M%C3%A9gaphorbiaie

http://fr.wikipedia.org/wiki/For%C3%AAt

http://fr.wikipedia.org/wiki/Faune_(biologie)

http://fr.wikipedia.org/wiki/Amphibien

http://fr.wikipedia.org/wiki/Canard

http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lan

http://fr.wikipedia.org/wiki/Algue

http://fr.wikipedia.org/wiki/Invert%C3%A9br%C3%A9


Les causes de la dégradation des sols

La dégradation des sols se manifeste sous plusieurs formes selon le climat, les pratiques agricoles ou

sylvicoles, l’activité industrielle environnante et le niveau de richesse économique des régions affectées.

Contamination chimique : Les source de contamination chimique sont les déchets de consommation, les

rejets industriels ou les rejets agricoles. Elle peut provenir d'un déversement accidentel ou encore par

l’épandage d’engrais chimiques. Un grand nombre de ces polluants est persistant, c’est-à-dire qu’ils ne se

dégradent pas ou très lentement, et ont des effets nocifs sur l’environnement et la santé humaine. Les

végétaux croissant sur des sols très contaminés peuvent devenir impropre à la consommation.

Acidification :L’acidification des sols est généralement liée aux pluies acides, ou encore par l’ajout d’engrais

azotés dans les champs. L’augmentation de l’acidité diminue la disponibilité de certains éléments nutritifs et

favorise l’absorption de métaux toxiques par les végétaux.

Érosion : L’érosion est un phénomène naturel où l’eau et le vent déplacent des particules de sol. Elle devient

problématique lorsqu’elle est accélérée par des mauvaises pratiques de gestions des sols qui mettent ces

derniers à nu. Un travail du sol inadapté, un surpâturage ou une coupe de bois laissant un couvert végétal

insuffisant en sont les principaux exemples. La diminution de la quantité de sol d’un endroit désiré vers un

lieu non souhaité (ruisseaux, bâtiments…) résulte de l’érosion.

Épuisement : L’épuisement des sols se manifeste lorsqu’il y a une diminution de la quantité et de la diversité

des nutriments nécessaires à la croissance des végétaux. La surutilisation des terres (le trop peu de repos

accordé) et l’insuffisante quantité de végétaux laissés sur le sol par les activités forestières et agricoles en

sont les causes. Il est possible d’y remédier par un réapprovisionnement du sol en nutriment à l’aide

d’engrais naturels (les fumiers) ou chimiques. Ces derniers engendrent toutefois d’autres problèmes s’ils

sont mal gérés. De plus, ils sont peu accessibles par leur prix élevé.

Salinité : La salinité des sols se manifeste par une augmentation de différents sels dans le sol qui abaissent

la mobilisation de l’eau par les plantes. Deux pratiques sont principalement en cause, soit la mauvaise

utilisation de l’irrigation et le remplacement de la végétation naturelle par des cultures ayant des besoins en

eau inférieurs. Celles-ci engendrent localement un surplus d’eau qui entraînera l’élévation des nappes

souterraines. Lorsque le niveau des nappes s’approche de la surface du sol, l’eau s’évapore et laisse sur place

les sels minéraux qu’elle contenait. Le phénomène de salinisation survient généralement en milieu sec, là où

l’irrigation des terres est employée et dans les endroits où le sol est naturellement riche en sels.

Compactage : La compaction se produit lorsqu’il y a une diminution de la porosité des sols sous l’effet d’une

pression externe. Les gouttes de pluie créent naturellement cette compaction. Toutefois, le tassement

naturel n’atteint pas le degré de compacité du tassement engendré par l’utilisation d’engins lourds. On parle

alors de compactage des sols. Ce phénomène survient là où la machinerie lourde pour les travaux agricoles et

sylvicoles est utilisée. La faible porosité affecte négativement la disponibilité de l’air et de l’eau, ce qui

entraîne la diminution du nombre de racines profondes et bien développées affectant l’émergence des

végétaux hors de la terre.

Urbanisation : Les villes se développent souvent sur des terres de qualité . Généralement, les sols se

dégradent irréversiblement sous la construction de bâtiments et d’infrastructures routières. L’urbanisation

est observable sur tous les continents.


Contaminant

Bioconcentration

Bioaccumulation

Seuil de toxicité


L’empreinte écologique

Partie A – Calculateur d’empreinte écologique

Remplissez le questionnaire suivant afin de calculer votre empreinte écologique. Il tient compte de sept aspects

importants de votre vie : l’utilisation de l’eau, les loisirs, les articles d’utilisation courante, l’habitation, les

déplacements, les vêtements ainsi que l’alimentation.

Note : Ne choisissez qu’une seule réponse par case.

Catégorie 1 : Votre utilisation de l’eau Points Votre

pointage

.1. – Si votre douche dure habituellement 1 ou 2 minutes ou si vous ne remplissez votre baignoire qu’au

quart de sa capacité

– Si votre douche dure habituellement de 3 à 6 minutes ou si vous remplissez votre baignoire à la

moitié de sa capacité

– Si votre douche dure habituellement plus de 10 minutes ou si vous remplissez entièrement votre

baignoire

+ 40

+ 60

+ 80

.2. – Si vous actionnez la chasse d’eau chaque fois que vous utilisez la toilette

– Si vous n’utilisez pas la chasse d’eau chaque fois que vous urinez + 30

+ 15

.3. Si vous utilisez un économiseur d’eau dans le réservoir de la toilette -5

.4. Si vous utilisez une toilette et une machine à laver à faible débit -5

.5. Si vous utilisez une pomme de douche à faible débit -10

.6. Si vous lavez toujours vos vêtements à l’eau froide -10

.7. Si vous laissez l’eau du robinet couler pendant que vous vous brossez les dents + 30

.8. – Si votre famille lave habituellement la voiture et/ou arrose le jardin chaque semaine

– Si votre famille lave habituellement la voiture et/ou arrose le jardin toutes les deux semaines

– Si votre famille lave habituellement la voiture et/ou arrose le jardin toutes les trois semaines

+ 60

+ 30

+ 20

Total partiel

Catégorie 2 : Vos loisirs Points Votre

pointage

.9. Essayez de déterminer la superficie de terre ayant été transformée en terrains de sport, patinoires,

piscines, gymnases, stations de ski, cinémas, terrains de stationnement ou autres espaces pour vous

permettre de profiter de vos loisirs d’une journée typique. (Un hectare mesure 100 m2, 2,47 acres ou

près de 1,5 terrain de football.)

– Si vos activités exigent une très petite superficie de terre transformée (moins de 1 ha)

– Si vos activités exigent une superficie moyenne de terre transformée (entre 1 et 2 ha)

– Si vos activités exigent une grande superficie de terre transformée (plus de 2 ha)

+ 10

+ 40

+ 60

.10. – Si vous passez habituellement plus d’une heure par jour à l’ordinateur et/ou devant la télévision

– Si vous passez habituellement moins d’une heure par jour à l’ordinateur et/ou devant la télévision

– Si vous ne vous servez habituellement pas d’un ordinateur ou ne regardez généralement pas la

télévision

+ 70

+ 40

0

.11. – S’il vous faut un grand nombre de pièces d’équipement pour exercer vos activités de loisirs d’une

journée typique (par exemple : pièces d’équipement de ski)

– S’il vous faut un léger équipement (par exemple : un ballon de soccer)

– S’il vous faut très peu d’équipement (par exemple : des jumelles)

+ 40

+ 30

+ 20

Total partiel


Catégorie 3 : Vos articles d’utilisation courante Points Votre

pointage

.12. Si, cette semaine, vous avez réparé quelque chose qui, autrement, aurait été mis au rebut -5

.13. Pour chacune des catégories d’articles suivantes que vous recyclez en totalité, accordez-vous 5 points

: journaux, papier usagé, boîtes de conserve, plastique, sacs de plastique, verre, vêtements, piles, huile

à moteur usée, carton et boîtes de carton

-5/article

.14. – Si tous vos produits d’entretien ménager sont écologiques

– Si une partie seulement de vos produits d’entretien ménager sont écologiques

– Si vous utilisez des pesticides non écologiques

-10 -5

+ 400

.15. – Si vos ordures ménagères d’une journée typique tiennent dans une grande poubelle

– Si vos ordures ménagères d’une journée typique tiennent dans une petite poubelle

– Si vos ordures ménagères d’une journée typique tiennent dans une boîte à chaussures

– Si vos ordures ménagères d’une journée typique peuvent tenir dans une tasse

– Si, au cours d’une journée typique, vous ne produisez aucune ordure ménagère

+ 120

+ 90

+ 70

+ 30

0

.16. – Si vous vous efforcez d’éviter d’utiliser des objets jetables (par exemple : stylos, appareils photo,

gobelets)

– Si vous utilisez des objets jetables

-5

+ 20

.17. Pour chaque dollar que vous dépensez au cours d’une journée typique + 1/dollar

Total partiel

Catégorie 4 : Votre habitation Points Votre

pointage

.18. A) Indiquez le nombre de pièces que compte votre domicile (n’incluez pas les salles de bains) :

B) Inscrivez le nombre de personnes qui vivent chez vous :

Calculez le nombre de pièces par personne (A divisé par B) :

– Si le nombre de pièces par personne est inférieur à 2

– Si le nombre de pièces par personne est de 2 à 4

– Si le nombre de pièces par personne est de 5 à 10

– Si le nombre de pièces par personne est supérieur à 10

+ 20

+ 70

+ 70

+ 150

.19. Si vous partagez votre immeuble avec des personnes hors famille (par exemple si vous vivez dans un

immeuble d’appartements ou louez une partie de votre maison à des locataires)

-10

.20. Si vous possédez une résidence secondaire dont vous ne partagez pas les droits de propriété avec une

autre famille

+ 400

.21. Si vous possédez une résidence secondaire dont vous partagez les droits de propriété avec une autre

famille

+ 200

.22. Si vous éteignez toujours les lumières ou d’autres appareils électriques lorsque vous quittez une pièce -20

.23. Si, en hiver, vous portez un chandail et maintenez la température de votre maison fraîche -20

.24. – Si toutes vos ampoules électriques sont à faible consommation d’énergie

– Si certaines de vos ampoules électriques sont à faible consommation d’énergie

-20 -10

Total partiel


Catégorie 5 : Vos déplacements Points Votre

pointage

.25. Si vous utilisez votre vélo presque tous les jours + 5

.26. Si vous utilisez les transports en commun (autobus, traversier, etc.) tous les jours + 30

.21. Si vous faites habituellement du covoiturage (vous partagez l’utilisation d’une voiture) + 50

.28. Si vous ne partagez habituellement l’utilisation de votre voiture qu’avec votre famille + 100

.29. Si vous vous rendez à vos destinations habituelles à pied 0

.30. – Si vous passez habituellement plus d’une heure par jour dans un véhicule

– Si vous passez habituellement entre une demi-heure et une heure par jour dans un véhicule

– Si vous passez habituellement moins d’une demi-heure par jour dans un véhicule

– Si vous ne vous déplacez habituellement pas en véhicule

+ 70

+ 40

+ 20

0

.31. – Si votre famille ne possède pas de voiture

– Si votre famille possède une seule voiture

– Si votre famille possède deux voitures

– Si votre famille possède plus de deux voitures

-5

+ 20

+ 40

+ 60

.32. – Si la voiture que vous utilisez le plus souvent est petite (sous-compacte ; à deux portes)

– Si la voiture que vous utilisez le plus souvent est de taille moyenne (compacte ; à quatre portes)

– Si la voiture que vous utilisez le plus souvent est un gros véhicule (par exemple un véhicule utilitaire)

+ 30

+ 60

+ 100

Total partiel

Catégorie 6 : Vos vêtements Points Votre

pointage

.33. Si une partie de vos vêtements ont été achetés à l’état neuf pour vous ou par vous + 100

.34. Si environ le quart de vos vêtements sont des vêtements d’occasion ou de seconde main -10

.35. Si certains des vêtements que vous portez souvent ont été raccommodés ou réparés -10

.36. Si vous confectionnez vous-même certains de vos vêtements -10

.31. Si vous portez aujourd’hui certains des vêtements que vous avez portés hier -10

.38. – Si la portion des vêtements que vous ne portez presque jamais équivaut au quart ou moins de

votre garde-robe

– Si la portion des vêtements que vous ne portez presque jamais équivaut environ à la moitié de

votre garde-robe

– Si la portion des vêtements que vous ne portez presque jamais équivaut environ aux trois quarts de

votre garde-robe

– Si la portion des vêtements que vous ne portez presque jamais équivaut à plus des trois quarts de

votre garde-robe

+ 10

+ 40

+ 60

+ 80

Total partiel


Catégorie 1 : Votre alimentation Points Votre

pointage

.39. Si vous cultivez une grande partie des aliments que vous mangez -10

.40. – Si une partie des aliments que vous consommez habituellement ont été cultivés au Québec

– Si aucun des aliments que vous consommez habituellement n’ont été cultivés au Québec

– Si tous les aliments que vous consommez habituellement ont été cultivés au Québec

+ 20

+ 40

0

.41. – Si une partie des aliments que vous consommez sont biologiques (cultivés sans pesticides)

– Si vous ne consommez habituellement aucun aliment biologique

– Si tous les aliments que vous consommez sont biologiques

+ 20

+ 40

0

.42. – Si vous compostez tous vos déchets de fruits et de légumes

– Si vous compostez une partie de vos déchets de fruits et de légumes

– Si vous ne compostez aucun déchet

-10 -5

+ 30

.43. – Si vous jetez habituellement la moitié de votre nourriture

– Si vous jetez habituellement le tiers de votre nourriture

– Si vous jetez habituellement le quart de votre nourriture

– Si vous jetez habituellement moins du quart de votre nourriture

– Si vous veillez à ne jamais gaspiller de nourriture

+ 100

+ 70

+ 40

+ 15

0

.44. Pour chaque repas composé de bœuf non biologique pris dans une semaine + 20/repas

.45. Pour chaque repas composé de bœuf biologique pris dans une semaine + 10/repas

.46. Pour chaque repas composé de porc non biologique pris dans une semaine + 15/repas

.47. Pour chaque repas composé de porc biologique pris dans une semaine + 10/repas

.48. Pour chaque repas composé de volaille non biologique ou de volaille industrielle pris dans une semaine + 15/repas

.49. Pour chaque repas composé de volaille biologique ou élevée « en liberté » pris dans une semaine + 5/repas

.50. Si le poisson d’élevage fait partie de votre alimentation + 100

.51. Si le poisson sauvage fait partie de votre alimentation + 40

.52, Si des produits laitiers (lait, fromage, yogourt) font partie de votre alimentation + 40

.53. – Si des œufs de poules non élevées en liberté font partie de votre alimentation

– Si des œufs de poules élevées en liberté font partie de votre alimentation + 40

+ 20

.54. Si des fruits font partie de votre alimentation (et ils le devraient !) + 20

.55. Si des légumes font partie de votre alimentation (et ils le devraient !) + 20

Total partiel

Additionnez maintenant vos totaux partiels.

Total des catégories

Catégorie 1 : Votre utilisation de l’eau Catégorie 5 : Vos déplacements

Catégorie 2 : Vos loisirs Catégorie 6 : Vos vêtements

Catégorie 3 : Vos articles d’utilisation courante Catégorie 1 : Votre alimentation Catégorie 4 : Votre habitation TOTAL

Divisez ce nombre par 100. Vous obtenez ainsi votre empreinte écologique.

Mon empreinte écologique mesure hectares.

Source : Sea To Sky Outdoor School for Sustainability Education


Partie B – Analyse de votre résultat .STE.

1. Quelle est votre empreinte écologique ?

2. Sachant qu’en 2008 la population mondiale est estimée à 6,7 milliards de personnes et que la capacité

biologique de la Terre est évaluée à 11,2 milliards d’hectares, calculez la capacité biologique de la

Terre en hectares par personne. Laissez une trace de votre démarche dans l’encadré ci-dessous.

3. Combien de fois votre empreinte écologique est-elle plus grande que la capacité biologique de la Terre en

hectares par personne ?

4. En 2008, la population mondiale est estimée à 6,7 milliards de personnes et la capacité biologique de la

Terre, à 11,2 milliards d’hectares. Calculez le nombre de planètes Terre qui seraient nécessaires à notre

survie si tous les habitants de la Terre consommaient autant que vous. Laissez une trace de votre démarche

dans l’encadré ci-dessous.

5. Pour quelle catégorie du questionnaire votre total partiel est-il le plus élevé ? Pourquoi ?

6. Quelles mesures quotidiennes pourriez-vous prendre personnellement pour diminuer votre empreinte

écologique ?

7. Quelles mesures pourriez-vous suggérer à votre famille afin de diminuer votre empreinte écologique ?

Réponse :

Réponse :


Électricité

Composantes ayant d’autres fonctions :

Une diode est une composante électrique qui laisse passer le courant d’un

seul sens. Une diode électroluminescente (DEL) éclaire seulement si on la

branche dans le bon sens.

Fonction protection :

Un fusible assure la protection de composantes électriques fragiles.

Effectivement, si le courant est plus élevé que prévu, le filament du fusible de rompt et empêche

le courant de continuer à circuler.

Circuit imprimé

Un circuit imprimé est un support, en général une plaque, permettant de relier

électriquement un ensemble de composants électroniques entre eux, dans le but de

réaliser un circuit électronique complexe.

Il est constitué d'un assemblage d'une ou plusieurs

fines couches de cuivre séparées par un matériau

isolant. Les couches de cuivre sont gravées par un

procédé chimique pour obtenir un ensemble de

pistes, terminées par des pastilles. Le circuit

imprimé est souvent recouvert d'une couche de

vernis coloré qui protège les pistes de l'oxydation

et d'éventuels courts-circuits.

On peut en retrouver dans les calculatrice, dans les manettes de télévision, dans les

ordinateurs,...

http://fr.wikipedia.org/wiki/Composants_%C3%A9lectroniques

http://fr.wikipedia.org/wiki/Circuit_%C3%A9lectronique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Cuivre

http://fr.wikipedia.org/wiki/Isolant_%C3%A9lectrique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Gravure_(micro-fabrication)

http://fr.wikipedia.org/wiki/Chimique

http://fr.wikipedia.org/wiki/Piste

http://fr.wikipedia.org/wiki/Oxydation

http://fr.wikipedia.org/wiki/Courts-circuits


Fonction commande :

Différents types d’interrupteurs (STE)

Unipolaire unidirectionnel :

Un seul contact s’ouvre à la fois et un seul chemin possible pour les électrons.

Ex. : Lumière éteinte ou allumée

Unipolaire bidirectionnel :

Un seul contact s’ouvre à la fois et deux chemins possibles pour les électrons.

Ex. : Deux vitesses possibles sur un séchoir.

Bipolaire unidirectionnel :

Deux contacts s’ouvrent et un seul chemin possible pour les électrons.

Unipolaire bidirectionnel :

Un seul contact s’ouvre à la fois et deux chemins possibles pour les électrons.


Re

Re

Résistance équivalente (Re)

Dans un circuit en série : Re = R1 + R2 + R3…

Ex : Trois résistors sont branchés en série. R1 vaut 5 Ω, R2 vaut 10 Ω et R3 en vaut 15 Ω.

Quelle est la valeur de la résistance équivalente de ce circuit?

Dans un circuit en Parallèle :

_1_ = _1_ + _1_ + _1_

Re R1 R2 R3

Ex : Trois résistors sont branchés en parallèle. R1 vaut 50 Ω, R2 vaut 25 Ω et R3 en vaut

25 Ω. Quelle est la valeur de la résistance équivalente de ce circuit?

R1 R2 R3

R1

R2

R3


R1

R2

R3

R1 R2 R3

Lois de Kirchhoff

Circuit en série Circuit en parallèle

Courant (I)

Is = I1 = I2 = I3 Is = I1 + I2 + I3

Différence de

potentiel (U) Us = U1 + U2 + U3 Us = U1 = U2 = U3

Ex.1 Un courant de 3,0 A sortent de la source pour circuler dans un circuit où 3 résistors

de 10 Ω sont branchés en série. Trouvez les valeurs manquantes.

R X I = U

1 X =

2 X =

3 X =

s X =

Ex.2 Une source courant génère une différence de potentiel de 10V. 3 résistors R1 : 15Ω,

R2 : 15 Ω et R3 : 20 Ω y sont branchés en parallèle. Trouvez les valeurs manquantes.

R X I = U

1 X =

2 X =

3 X =

s X =


1. Le circuit électrique illustré ci-dessous est composé de la source de courant Us, des résistors R1, R2 et

R3 et du voltmètre V. Quelle est la différence de potentiel U2 indiquée par le voltmètre V?

a) 2V b) 5V c) 10V d) 22V

2. Le circuit électrique illustré ci-dessous comprend une source de courant, deux résistors et trois

ampèremètres. R1 a une résistance de 10Ω et R2 une résistance de 5Ω. L'ampèremètre A3 indique 9A.

Quelle intensité de courant indiquent les ampèremètres A1 et A2?

a) L'ampèremètre A1 indique 9 A et l'ampèremètre A2 indique 9A.

b) L'ampèremètre A1 indique 6 A et l'ampèremètre A2 indique 3A.

c) L'ampèremètre A1 indique 4,5 A et l'ampèremètre A2 indique 4,5A.

d) L'ampèremètre A1 indique 3 A et l'ampèremètre A2 indique 6A.

3. Au laboratoire, on réalise successivement deux circuits électriques distincts à l'aide des mêmes

éléments, soit une pile de 12V et deux résistors différents. On mesure les différences de potentiel aux

bornes du résistor R1 de chacun des deux circuits à l'aide d'un voltmètre. Parmi les affirmations

suivantes, laquelle est exacte?

a) Dans le circuit 1, le voltmètre indique 4V.

b) Dans le circuit 1, le voltmètre indique 8V.

c) Dans le circuit 2, le voltmètre indique 8V.

d) Dans le circuit 2, le voltmètre indique 12V.


4. Le circuit électrique illustré ci-dessous se compose d'une source de courant et de deux résistors, R1 et

R2. La source fournit un courant dont l'intensité est de 6A sous une différence de potentiel de 12V et

le résistor R2 est de 6Ω. Quelle est l'intensité du courant circulant dans le résistor R1?

a) 2A b) 3A c) 4A d) 6A

5. Le circuit électrique ci-dessous comprend quatre résistors, R1, R2, R3 et R4 et cinq ampèremètres, A1,

A2, A3, A4 et A5. Quelle est l'intensité du courant dans l'ampèremètre A1?

a) 0,5A b) 0,75A c) 2,5A d) 5,5A

6. Le circuit électrique illustré ci-dessous est composé de la source de courant Us, des résistors R1 et R2

et des ampèremètres A1 et A2. L'ampèremètre A1 indique une intensité de 2A et l'ampèremètre A2

indique une intensité de 4A. Quelle est la résistance équivalente, Re, de ce circuit?

a) 0,3Ω b) 1,7Ω c) 3,3Ω d) 15Ω


7. Un circuit électrique est formé d'une source de courant, Us, et de trois ampoules identiques reliées en

série, L1, L2 et L3. La différence de potentiel aux bornes de L1 et L2 est de 3V. Quelle est la différence

de potentiel aux bornes de la source, Us?

a) 3V b) 6V c) 9V d) 12V

8. Le circuit électrique illustré ci-dessous es formé d'une source de courant, Us, de deux résistors

identiques, R1 et R2, et de trois ampèremètre, A1, A2 et A3. Parmi les informations suivantes, laquelle

est exacte?

a) L'ampèremètre A1 indique 2,5A et l'ampèremètre A2 indique 2,5A.

b) L'ampèremètre A1 indique 2,5A et l'ampèremètre A2 indique 5,0A.

c) L'ampèremètre A1 indique 5,0A et l'ampèremètre A2 indique 2,5A.

d) L'ampèremètre A1 indique 5,0A et l'ampèremètre A2 indique 5,0A.

9. Le circuit électrique ci-dessous se compose de trois résistors R1, R2 et R3, de quatre voltmètres V1, V2,

V3 et V4 et d'un ampèremètre A. Quelle est la résistance du résistor R3?

a) 5Ω b) 10Ω c) 25Ω d) 30Ω


10. Le circuit électrique illustré ci-dessous est composé d'une source de courant, Us, de deux résistors, R1

et R2, et de trois voltmètre, V1, V2 et V3. Quelle est la différence de potentiel indiquée par V2?

a) 6V b) 9V c) 15V d) 21V

11. Le circuit électrique illustré ci-dessous es formé d'une source de courant, Us, d'un ampèremètre, A, et

de trois résistors, R1, R2 et R3. La différence de potentiel aux bornes de la source est de 15V. Quelle

intensité de courant, I, indique l'ampèremètre?

a) 0,28A b) 0,83A c) 1,20A d) 2,50A

12. Le circuit électrique illustré ci-dessous est formé d'une source de courant, Us, d'un voltmètre V, d'un

ampèremètre A et de deux résistors, R1 et R2. Quelle est la résistance du résistor R2?

a) 12Ω b) 20Ω c) 30Ω d) 50Ω


TRANSFORMATION DU MOUVEMENT

C’est l’action mécanique qui change la nature du mouvement. Par exemple : lorsqu'on utilise un tournevis, il y

a une rotation qui permet une translation (la vis entre dans le bois).

Roue excentrique Pignon et crémaillère

Manivelle et coulisse

Vis et crémaillère

Bielle et manivelle

Came et tige

Vis et écrou

Vis et écrou

Vis et écrou

Manivelle et coulisse

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