Sciences physiques. Travail pour les élèves de troisième

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1 Sciences physiques Travail pour les élèves de troisième Pour les élèves absents lundi 23/11 voir les feuilles distribuées en cours en pages 2 et 3 de ce document. A compléter (si ce n'est pas déjà rattrapé) à l'aide du cahier d'un camarade ou à l'aide des liens ci-dessous ou encore en utilisant le livre. - conduction du courant électrique (exploitation des expériences faites lundi 23/11) - comprendre ce qu'est un atome - comprendre ce qu'est un ion Pour les autres élèves : regarder les liens ci-dessus pour revoir les notions abordées le 23/11 en classe. Pour le 07/12 : faire la frise chronologique de l'historique de l'atome d'après les documents distribués en classe et disponibles ici (pages 4 et 5) (certaines dates sur les étiquettes ne correspondent pas exactement aux dates du texte, prendre alors la date la plus proche)

2 Conduction électrique I- Tous les solides conduisent-ils le courant électrique? Un matériau qui laisse passer le courant électrique est... Un matériau qui ne laisse pas passer le courant électrique est... Propose une expérience permettant de tester la conductivité de différents matériaux solides. Fais un schéma. Qu'observes-tu si le matériau est conducteur? Récapitule tes résultats dans le tableau. (Tu peux tester d'autres matériaux si tu as le temps). matériau Cuivre Fer PET Sulfate de cuivre Chlorure de sodium (sel de cuisine) Saccharose (sucre de table) «catégorie» Métal Métal Plastique Solide ionique Solide ionique Solide non ionique conclusion Conclusion : Tous les solides conduisent-ils le courant électrique?... Tous les métaux conduisent-ils le courant électrique?... Document 1 : Le courant électrique est le déplacement de particules chargées électriquement. Dans un métal, ces particules mobiles sont des électrons. En solution, ces particules chargées sont des ions (document 2). Un matériau qui ne contient pas de particules chargées ou qui contient des particules chargées non mobiles ne peut pas conduire le courant électrique. C est grâce au générateur que les particules chargées sont mise en mouvement. Document 2 : Cette étiquette indique qu une eau minérale contient des particules appelées «ions» dont le nom et la formule chimique est précisé. Certaines formules chimiques portent l indication + (ou +2) ; d autres une indication (ou -2) : il s agit de la charge électrique de l ion. Un solide ionique (exemple le sel de cuisine) est un assemblage ordonné d ions positifs et d ions négatifs. Ces ions, dans un solide, ne sont pas mobiles. Toutefois, si on place un solide ionique soluble dans l eau, on obtient une solution ionique (exemple l eau minérale ou l eau de mer) : les ions positifs et négatifs se séparent puis se dispersent dans les molécules d eau. Ils peuvent alors se déplacer librement dans la solution : ce sont alors des ions dit «mobiles». Explique, d après les documents 1 et 2, pourquoi certains solides sont conducteurs, d autres isolants.

3 Conclusion : La conduction du courant électrique dans les métaux s'interprète par un déplacement... Application : Pourquoi les fils électriques de la maison sont-ils entourés d une gaine en plastique? II- Toutes les solutions conduisent-elles le courant électrique? Une solution est aqueuse si le solvant est... Propose une expérience permettant de tester la conductivité de différentes solutions. Fais un schéma. Qu'observes-tu si la solution est conductrice? Récapitule tes résultats dans le tableau. solution Eau déminéralisée Solution de sulfate de cuivre constitution * conclusion * Complète avec «molécule» ou «ion»...c 12 H 22 O 6 Eau salée...na +...Cl - Eau sucrée...cu SO 4 Conclusion : Toutes les solutions aqueuses conduisent-elles le courant électrique?... Explique, d après les documents 1 et 2, pourquoi certaines solutions aqueuses sont conductrices, d autres isolantes. Conclusion : La conduction du courant électrique dans les solutions aqueuses s'interprète par un déplacement... Application : Pourquoi ne doit-on pas utiliser d'appareil électrique lorsqu'on a les mains mouillées?

4 DE L ANTIQUITÉ À NOS JOURS : COMMENT EST CONSTITUÉE LA MATIÈRE? L ATOME : UN MODÈLE POUR COMPRENDRE LA CHIMIE. Activité documentaire : lire le texte et bien écouter pour pouvoir construire le diagramme. Dès 420 avant JC, Démocrite (philosophe grec) a l intuition de l existence des atomes et invente leur nom («atomos» en grec qui signifie insécable). Aristote (philosophe grec) conteste cette existence et son prestige est tel qu il faut attendre le début du XIX ème siècle pour que cette idée reprenne vie. En 1805, John Dalton annonce au monde l existence des atomes. En 1881, J. J.Thomson découvre l un des composants de l atome. Il s agit de particules élémentaires négatives appelées en 1891 électrons. Au début du XX ème siècle, l ambition des physiciens est de proposer un modèle de l atome en précisant la répartition de la charge électrique à l intérieur de celui-ci. En 1904, Thomson partant de l idée que l atome est électriquement neutre, pense qu il doit contenir des charges positives qui doivent compenser les charges négatives des électrons. Il suppose que la charge positive est répartie dans un petit volume (qui peut avoir la forme d une sphère) et qu elle est parsemée d électrons (pudding de Thomson). En 1910 Rutherford bombarde différents échantillons de matière (cuivre, or, argent ) avec des particules et il déduit de son expérience que la charge positive doit occuper un tout petit volume qu il appelle «noyau». Après «un petit calcul» il trouve que la majorité de la masse de l atome est concentrée dans un noyau minuscule. Les dimensions du noyau sont de l ordre de m ( fois moins que les dimensions de l atome) et sa charge totale est un multiple entier de la charge de l électron ( au signe près). Rutherford pense alors au modèle planétaire pour décrire un atome. En effet la masse du système solaire est essentiellement concentrée dans le Soleil tout comme celle de l atome est concentrée dans le noyau. Il propose donc comme modèle un tout petit noyau chargé positivement et comportant l essentiel de la masse de l atome, autour duquel les électrons décrivent des orbites. Depuis, d autres modèles plus complexes ont permis d expliquer de nombreux autres phénomènes. Le modèle actuel de l atome est l aboutissement d une longue histoire au cours de laquelle les représentations qu on s en fait ont profondément évolué. Nous retiendrons pour la classe de troisième un modèle simple constitué d un noyau autour duquel gravitent des électrons qui forment un nuage électronique. Il est nécessaire d élaborer un modèle pour pouvoir expliquer différents phénomènes et en prévoir les conséquences. Celles-ci, soumises à l expérience, permettent de valider le modèle, de l améliorer ou de le rejeter. Cependant, il n est pas toujours nécessaire d utiliser le modèle le plus complexe pour expliquer de façon simple un certain nombre d observations. Il suffit de bien en connaître les limites. Texte construit à partir de Sciences et Avenir de décembre 1994, Sciences et Vie Junior d octobre 1998, A partir du texte et des documents fournis dans l autre feuille, reconstituer une fresque historique en indiquant au crayon à papier et dans l ordre les numéros de chaque document. Après vérification du professeur, découper et coller les étiquettes. Principe de la frise date 2005 événement dessin

5 Ernest RUTHERFORD, physicien et chimiste anglais, propose un modèle planétaire de l'atome : les électrons tournent autour du noyau comme des planètes autour d'une étoile. 1 Le physicien Anglais J.J. THOMSON identifie l'électron et ouvre la voie à l'électronique. 3 Le créateur incontesté de la théorie atomique est l'anglais John DALTON. Il représente les atomes par des symboles et leur attribue une masse «On ne peut pas définir de trajectoire pour un électron en mouvement autour du noyau. Les électrons forment un nuage électronique autour du noyau», affirme le physicien autrichien SCHRÖDINGER avant J.-C. Les philosophes grecs, LEUCIPPE et DÉMOCRITE, considèrent que la matière ne peut être divisée à l'infini, mais qu'elle est constituée de particules minuscules : les atomes (du grec atomos qui signifie "indivisible"). 2 ARISTOTE affirme que la matière est constituée de quatre éléments : le feu, l'air, le terre, et l'eau ; l'idée de l'atome est abandonnée. Son prestige est tel qu'il faudra attendre le début du XIXème siècle pour que cette idée reprenne Représentation symbolique de la position des électrons autour du noyau. Plus les points sont rapprochés, plus on a de chance de trouver un électron dans cette zone. A la fin du V è siècle avant J.-C

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