L hydratation du sportif

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1 Thèmes «la pratique du sport» et «santé» PS1a L hydratation du sportif Objectifs En vous appuyant sur les différents renseignements à votre disposition et sur les expériences réalisées proposez une méthode pour obtenir des informations sur la composition d une eau. Document 1 Bien s hydrater pourquoi? La perte d eau pendant un effort peut être rapide et entraîne une diminution de la performance sportive. Une bonne hydratation est indispensable pour éviter l apparition de blessures, de tendinites, crampes, fatigue, hyperthermie, troubles digestifs, diminution de la performance. En effet un muscle bien hydraté travaille mieux, risque moins d être blessé et récupère mieux. Elle permet le transport des vitamines, minéraux et énergie et le maintien de la température normale du corps. Elle aide à l élimination des déchets, à prévenir l épuisement prématuré de l organisme durant l exercice Bien s hydrater comment? Il ne faut pas attendre d avoir soif pour boire surtout lorsqu il fait chaud et donc s hydrater avant pendant et après l effort. Avant l effort (environ 2 h avant le début) Boire 1 à 2 verres de liquide Pendant l effort Boire de l eau par petites gorgées, toutes les 10 à 15 minutes Après l effort Continuer de boire pour remplacer le liquide perdu. Boire davantage en altitude, quand il fait froid ou chaud pour un effort identique Que boire? Pendant les activités de moins d une heure le meilleur liquide est l eau. Tous les liquides comptent soupe, lait, jus de fruits ou légumes, boissons frappées, etc.. Les boissons pour sportifs deviennent utiles lors d activité physique de plus d une heure et de haute intensité (c est à dire, transpirer beaucoup pendant plus d une heure). Document 2 Des définitions Un PRECIPITE est un solide en suspension dans un liquide. Il résulte de l'association d'anions (ions portant une charge négative) et de cations (ions portant une charge positive) ne pouvant coexister en solution. Un corps pur ne comporte qu une seule espèce chimique Partie expérimentale Analyse chimique de l eau Comment déceler la présence d eau dans un corps? (proposez un test puis réalisez le) L eau est-elle un corps pur? (proposez un protocole )

2 1 ère partie tests d identification Vous disposez de solutions solution A de sulfate de cuivre (Cu 2+ + SO 4 ); solution B de chlorure de cuivre (Cu Cl - ); solution C de chlorure de sodium (Na + + Cl - ); solution D de sulfate de sodium (2Na + + SO 4 ) et de réactifs Hydroxyde de sodium (Na + + OH - ); Nitrate d'argent (Ag + + NO 3 - ); Chlorure de baryum (Ba Cl - ) 1 ère expérience Mettre environ 3 ml des solutions A, B et C dans 3 tubes à essais différents. Ajouter trois gouttes d' hydroxyde de sodium. Observer, puis compléter le tableau et répondre à la question. Ions initialement présents dans le tube Cu 2+ et SO 4 Cu 2+ et Cl - Na + et Cl - Observation Quel est l'ion mis en évidence? Vider le contenu des tubes dans un bécher "récupération" et rincer les avec de l'eau distillée 2 ème expérience Mettre environ 3 ml des solutions B, C et D dans 3 tubes à essais différents. Ajouter trois gouttes de nitrate d'argent. Observer, puis compléter le tableau et répondre à la question. Ions initialement présents dans le tube Cu 2+ et Cl - Na + et Cl - Na + et SO 4 Observation Quel est l'ion mis en évidence? Vider le contenu des tubes dans le bécher "récupération" et rincer les avec de l'eau distillée 3 ème expérience Mettre environ 3 ml des solutions A, C et D dans 3 tubes à essais différents. Ajouter trois gouttes de chlorure de baryum. Observer, puis compléter le tableau et répondre à la question. Ions initialement présents dans le tube Cu 2+ et SO 4 Na + et Cl - Na + et SO 4 Bilan des observations Observation Quel est l'ion mis en évidence? Vider le contenu des tubes dans le bécher "récupération" et rincer les avec de l'eau distillée. Remettre en état le poste de travail Ion mis en évidence Réactif couleur du précipité

3 2 ème partie l eau est elle un corps pur? Document n 3 Tests d identification supplémentaires Ion mis en évidence Réactif couleur du précipité magnésium Mg 2+ Hydroxyde de sodium blanc léger chlorure Cl - Nitrate d'argent blanc qui noircit à la lumière sulfate SO 4 Chlorure de baryum blanc fer II Fe 2+ Hydroxyde de sodium vert fer III Fe 3+ Hydroxyde de sodium marron zinc Zn 2+ Hydroxyde de sodium blanc calcium Ca 2+ Oxalate d'ammonium blanc sodium Na + flamme jaune Manipulation Préparer 5 tubes contenant environ 3 ml chacun de l'eau. Faire le test de présence des ions à l'aide des réactifs. Noter, lorsqu'il est présent, si le précipité est léger ou abondant, ainsi que sa couleur. Conclusion TEST Hydroxyde de sodium Nitrate d'argent Chlorure de baryum Oxalate d'ammonium eau Compétences mises en jeu sur la séance Mettre en œuvre un protocole d identification des ions Déduire des relations possibles entre des faits, des situations. être capable d utiliser ses connaissances pour résoudre une situation nouvelle Proposer une hypothèse argumentée Lire un texte simple et en extraire des informations pertinentes Utiliser un vocabulaire scientifique

4 Nom Isa Classe 2nd Titre du TP Hydratation du sportif Matériel prof Réserve d eau distillée + entonnoir solutions volume concentration -1-1 sulfate de cuivre 500 ml 10 mol.l chlorure de cuivre 500 ml 10-1 mol.l-1 chlorure de sodium 500 ml 10-1 mol.l-1 sulfate de sodium 500 ml 10-1 mol.l-1 Matériel par groupes d élèves Portoir + 12 Tubes à essais et bouchons 4 béchers 1 pipette simple 2 pipettes plastiques Goupillon torchon Becher poubelle Agitateur en verre stylos Lunettes de protection Éponge 2 éprouvettes graduées 10 ml pissette d eau distillée flacons avec pipette - nitrate d argent - oxalate d ammonium - hydroxyde de sodium - chlorure de baryum Remarques sur la sécurité Tous les bidons recyclage minéral (jaune bleu vert) 1ère partie Les élèves réalisent des tests d identification par précipitation sur des solutions connues (sulfate de cuivre- chlorure de cuivre et eau salée) 2ème partie ils doivent déterminer si l eau est un corps pur en appliquant les tests précédents

5 PS1b Thème Physique & Sport Nom, prénom Binôme n le sportif et l eau APP Analyser Réaliser Valider Com Autonomie Note /20 Vous disposez de trois eaux minérales dont voici les étiquettes VOLVIC Minéralisation en mg/l calcium 12 bicarbonate 74 magnésium 8 chlorure 15 sodium 12 nitrate 7,3 potassium 6 sulfate 9 résidu sec 130 silice 32 CONTREX Minéralisation en mg/l calcium 468 bicarbonate 372 magnésium 74,5 sulfate 1121 sodium 9,4 résidu sec 2078 ST YORRE Minéralisation en mg/l calcium 90 bicarbonate 4368 magnésium 11 chlorure 322 sodium 1708 sulfate 174 potassium 110 fluorure 1 résidu sec 4774 ph 6,6 Elles ont été versées dans trois béchers notés ; et Saurez vous les identifier? I. Introduction Tests caractéristiques Vous disposez de 6 solutions contenants des ions connus Solution A Sulfate de magnésium (Mg 2+ + SO 4 ); 1 ère expérience - Mettre environ 3 ml des solutions A, B et C dans 3 tubes à essais différents. - Ajouter quelques gouttes d'hydroxyde de sodium dans chacun d eux. - Compléter le tableau ci-contre avec vos observations. Conclusion Quel est l'ion mis en évidence? Solution B Chlorure de magnésium (Mg Cl - ); Solution C Chlorure de sodium (Na + + Cl - ); Solution D Sulfate de sodium (2 Na + + SO 4 ); Solution E Sulfate de calcium (Ca 2+ + SO 4 ); Solution F Chlorure de calcium (Ca Cl - ). Ions initialement présents dans le tube Mg 2+ et SO 4 Mg 2+ et Cl - Na + et Cl - Observation

6 2 ème expérience - Mettre environ 3 ml des solutions D, B et C dans 3 tubes à essais différents. - Ajouter quelques gouttes de nitrate d argent dans chacun d eux. - Compléter le tableau ci-contre avec vos observations. Conclusion Quel est l'ion mis en évidence? 3 ème expérience - Mettre environ 3 ml des solutions E, C et D dans 3 tubes à essais différents. - Ajouter quelques gouttes de chlorure de baryum dans chacun d eux. - Compléter le tableau ci-contre avec vos observations. Conclusion Quel est l'ion mis en évidence? 4 ème expérience - Mettre environ 3 ml des solutions D, E et F dans 3 tubes à essais différents. - À l aide d un autre tube à essai, venir prélever 2mL d oxalate d ammonium au bureau. - Ajouter quelques gouttes d'oxalate d ammonium dans chacun de trois tubes préparés. - Compléter le tableau ci-contre avec vos observations. Conclusion Quel est l'ion mis en évidence? Ions initialement présents dans le tube Na + et SO 4 Mg 2+ et Cl - Na + et Cl - Ions initialement présents dans le tube Ca 2+ et SO 4 Na + et Cl - Na + et SO 4 Ions initialement présents dans le tube Na + et SO 4 Ca 2+ et SO 4 Ca 2+ et Cl - Observation Observation Observation Réflexion Si l apparition d un précipité par ajout d un réactif révèle la présence d un ion caractéristique, l absence de précipité signifie-t-elle que cet ion n est pas présent? II. Identification d eau Vous devez identifier les eaux présentes dans les trois béchers. Proposez un protocole permettant d apporter des éléments de réponse Faire valider votre proposition par le professeur. Mettre en œuvre votre protocole et interpréter les résultats Conclure Le bécher contient Le bécher contient Le bécher contient

7 PS2a- Activité documentaire L histoire du modèle de l atome Compétences - Savoir extraire et exploiter des informations - Travailler en groupe et être capable de réaliser une présentation orale du travail. Pour parvenir au modèle de l atome que nous connaissons aujourd hui des générations de scientifiques ont apporté leur contribution. L objectif de la séance est d étudier la genèse de ce modèle à partir des conceptions historiques de quelques scientifiques Document 1 De l atome de Démocrite aux atomes de Dalton Les philosophes grecs anciens (Empédocle d Agrigente, Ve siècle av. J.-C., notamment) considéraient que la «nature des choses» s expliquait par un savant mélange de quatre éléments le feu, l air, l eau et la terre. Au IVe siècle avant notre ère, le philosophe Démocrite ( av. J.-C.) pense que la matière est formée de grains de matière indivisibles qu il nomme atomes. En grec, atomos signifie «que l on ne peut pas diviser». Pour lui, les atomes sont éternels. Ils sont tous pleins mais ils ne sont pas tous semblables ils sont ronds ou crochus, lisses ou rugueux ; ils s assemblent pour former les objets qui nous entourent. Démocrite n a aucune preuve de ce qu il avance. Sa démarche intellectuelle, purement philosophique, relève de la spéculation. Le philosophe grec Aristote ( av. J.-C.) rejette cette théorie et reprend l idée des quatre éléments. C est sur cette fausse conception que vont reposer les travaux des alchimistes pendant plus de vingt siècles. La théorie de l atome de Démocrite sera reprise comme hypothèse de travail par le britannique John Dalton ( ). En 1805, celui-ci suppose l existence des atomes et postule qu il en existe plusieurs types ils sont de forme sphérique pleine et ne peuvent pas être divisés. Pas plus que Démocrite, il n a de preuve expérimentale de l existence des atomes. Document 2 A la découverte d une particule mystérieuse Dans la deuxième moitié du XIXe siècle, l hypothèse de Dalton est acceptée par la communauté scientifique, car c est celle qui rend le mieux compte des propriétés de la matière. En 1895, le britannique William Crookes ( ) réalise une expérience qui va se révéler importante pour élargir les connaissances sur l atome. Il utilise un tube en verre dans lequel l air est raréfié. Dans ce tube, sont placées deux électrodes, entre lesquelles il applique une tension d environ volts. Il observe un rayonnement issu de la cathode et provoquant une luminescence sur les parois en verre du tube. Il appelle ce rayonnement «rayons cathodiques». Crookes montre que ces rayons sont électriquement chargés car ils sont déviés par le champ magnétique créé par un aimant. En 1897, Le britannique Joseph John Thomson ( ) prouve expérimentalement que les rayons cathodiques sont constitués de particules portant une charge négative. Dans l expérience de Crookes, ces particules sont arrachées des atomes constituant la cathode. Thomson propose alors un modèle dans lequel il compare l atome à un plum-pudding, sorte de gâteau aux raisins l atome est une boule pleine de matière chargée positivement et fourrée de particules de charge négative. Dans un matériau solide comme l or ou le fer, ces sphères sont empilées de façon à occuper un volume minimal. 1ère partie La moitié de la classe travaille sur le sujet 1 pendant 15 minutes et doit ensuite présenter son travail au reste du groupe. De même l autre moitié travaille sur le sujet 2 pendant 15 minutes et doit ensuite présenter son travail au reste du groupe. Sujet 1 Travail à réaliser 1. Activité documentaire A l aide du document 1, répondre aux questions suivantes a. A quelle époque correspond le début du texte?

8 b. A cette époque là, deux théories s opposent lesquelles?en quoi consistent-elles? Par qui sont-elles soutenues? c. Le philosophe grec Démocrite parlait d atomes crochus. Expliquer pourquoi. d. De quand datent les travaux de Dalton? 2. Présentation Réaliser une présentation (transparent, tableau ) Expliquant la démarche scientifique de Démocrite et de Dalton. Schématisant l atome tel que se le représentaient Démocrite et Dalton(ne pas oublier la légende). Sujet 2 Travail à réaliser 1. Activité documentaire A l aide du document 2, répondre aux questions suivantes a. A quelle époque se situe-t-on? b. Quelle information nous apporte l expérience de Crookes? c. Quel est le nom de la particule mise en évidence par Thomson? d. Si l on considère que, dans le tube de Crookes, ces particules sont extraites des atomes et que l atome est électriquement neutre, que pouvez-vous en déduire pour les constituants de l atome? 2. Présentation Réaliser une présentation (transparent, tableau ) Expliquant la démarche scientifique de Thomson. Schématisant l atome tel que se le représentait Thomson (ne pas oublier la légende). Mise en commun a. Existe-il une différence fondamentale entre les théories de Démocrite et de Dalton sur l atome? b. Pourquoi la théorie de l atome est-elle restée aussi longtemps en sommeil? c. Quelle est la différence fondamentale entre le modèle de l atome de Thomson et celui de Démocrite? 2ème partie Le modèle de Rutherford (1909) activité 2 page 47 du livre 3ème partie 1913 Le modèle de Rutherford ne permet pas d expliquer certains points - Un électron en mouvement devrait émettre un rayonnement, or ce n est pas le cas. - Si les électrons gravitent à des endroits différents, pourquoi est-il possible de toujours réaliser les mêmes réactions chimiques pour un atome donné? Bohr propose un nouveau modèle où les électrons peuvent occuper une orbite (état stationnaire), ils ne rayonnent que si ils changent d orbite Le modèle de Bohr assigne une trajectoire particulière à un électron, or les observations ne confirment pas cette hypothèse. Une nouvelle conception est introduite on calcule la probabilité de trouver un électron à un endroit donné, à un instant donné c est une description quantique de l atome Classer par ordre chronologique et nommer les illustrations des théories sur l atome suivantes

9 PS2b De l atome à l ion pourquoi? Prérequis Cortège électronique Un élément chimique est le nom collectif donné aux atomes et aux ions qui possèdent le même numéro atomique Objectifs En vous appuyant sur les différents renseignements à votre disposition proposez un énoncé des règles de stabilité des éléments chimiques. Vous devez rédiger un compte-rendu précis où figureront vos hypothèses, votre argumentation. Document 1 Lettre aux gaz nobles Cher monsieur Hélium, Nous vous invitons à venir participer, avec votre famille, à l'assemblée générale des éléments chimiques. Vous viendrez accompagné de vos frères Néon, Argon, Krypton et Xénon. Comme vous êtes tous mauvais conducteurs, une limousine viendra vous chercher. A l'issue de la réunion, vous vous verrez remettre le grand Prix de la Stabilité. En effet, les états de service de votre famille constituent un cas unique parmi les éléments chimiques vous êtes les seuls éléments à rester sous forme atomique et, sauf à de très rares exceptions, vous n'acceptez pas les liaisons! Quel que soit votre entourage, vous n'intervenez jamais dans les réactions chimiques. On vous dit inertes et on vous envie votre stabilité. De nombreux éléments tentent même de vous imiter en adoptant ou en abandonnant des électrons. Si vous êtes chimiquement inertes, vous intervenez par contre dans de nombreux domaines de la physique. Vous, monsieur Hélium, êtes très léger, comme Hydrogène, mais, contrairement à lui, vous n'êtes pas explosif ; on vous utilise pour gonfler les ballons dirigeables. Vous avez pris la place de monsieur Azote dans les bouteilles de plongée sous-marine pour former avec Oxygène, un mélange plus sûr pour la respiration des plongeurs. On vous a longtemps qualifié de rare, mais aujourd'hui, on sait que vous, Hélium, êtes, après Hydrogène, l'élément chimique le plus courant dans l'univers. Vous êtes, en particulier, très abondant dans le Soleil. Vos frères sont très présents dans notre quotidien. On les trouve dans les tubes «néon». Argon, Krypton et Xénon protègent le filament des lampes à incandescence. Néon et Argon jouent un rôle important dans la lumière laser, source de nombreuses applications industrielles et médicales. Nous serons donc très honorés de vous accueillir et de vous remettre votre prix. Dans cette attente, veuillez agréer l'expression de nos meilleurs sentiments. L'association des éléments chimiques 1) Citer les noms des différents gaz nobles. Quels sont les symboles de ces éléments? 2) Quelle est la propriété chimique remarquable des gaz nobles? 3) Qu est ce qu un mauvais conducteur en physique? 4) Que signifie le fait qu un gaz reste sous forme atomique? 5) Que deviennent les atomes de nombreux éléments qui, leur enviant cette propriété, veulent les imiter? 6) Formulation de la problématique

10 Document 2 Quelques éléments chimiques nom Hélium Lithium Béryllium Oxygène Fluor Néon Sodium Magnésium Aluminium Chlore Argon symbole He Li Be O F Ne Na Mg Al Cl Ar Numéro atomique Formule électronique de l atome (K) 2 (K) 2 (L)1 (K) 2 (L)2 (K) 2 (L)6 (K) 2 (L)7 (K) 2 (L)8 (K) 2 (L)8 (M)1 (K) 2 (L)8 (M)2 (K) 2 (L)8 (M)3 (K) 2 (L)8 (M)7 (K) 2 (L)8 (M)8 Document 3 À propos d ions Les gaz nobles ou gaz inertes ont leur couche périphérique saturée. L'ion oxyde O existe (il est stable). O2+ n'existe pas. Les ions chlorure Cl- et les ions magnésium Mg2+ sont stables. L élément fluor est présent dans le dentifrice sous forme d ions fluorure F-. Ces ions sont associés à des ions sodium Na+. On lit sur certaines étiquettes de dentifrice «fluorure de sodium». L ion Na2+ n'existe pas. L émeraude et l aigue-marine sont des silicates d aluminium et de béryllium contenant des ions Be2+ et Al3+. Lors du fonctionnement d une pile au lithium, le métal lithium se transforme en ion lithium Li +. F et O n existent pas sous forme d atomes isolés. Compétences Reconnaître et utiliser les méthodes à mettre en œuvre dans une situation voisine d une situation connue Repérer et formuler le problème Etre capable d utiliser ses connaissances pour résoudre une situation nouvelle Proposer une hypothèse argumentée Lire un texte simple et en extraire des informations pertinentes

11 Ce qu il faut savoir Le vocabulaire à savoir définir et utiliser à bon escient Atome Ion monoatomique Structure électronique Numéro atomique Couche et électrons périphériques Les connaissances à savoir restituer l atome est électriquement neutre la masse de l atome est pratiquement égale à celle de son noyau. Les règles du duet et de l octet la constitution d un atome. La charge d un électron Les dimensions d un atome et d un noyau Auto-évaluation Ce qu il faut savoir faire Où dans ce chapitre? À travailler utiliser le symbole Dénombrer les électrons de la couche externe appliquer les règles du duet et de l octet pour rendre compte des charges des ions monoatomiques usuels convertir des grandeurs d une unité à un multiple ou sous multiple. écrire un résultat en écriture scientifique et en déduire un ordre de grandeur. calculer une charge, une masse avec des puissances de 10 écrire un résultat avec la bonne unité Mettre en œuvre un protocole pour identifier des ions maitrisé

12 PS2c (bilan document élève) I. Les atomes Des atomes aux ions Représentation symbolique Application Donnez le nom et la composition des noyaux suivants Ag Cu Au Fe 4. Charge électrique de l atome Parmi les définitions suivantes, rayez celles qui ne correspondent pas à «l atome est électriquement neutre». a) Un atome n est constitué que de particules dont la charge électrique est nulle. b) Un atome ne peut pas produire de courant électrique. c) Un atome n a pas de charge électrique positive ou négative. d) Un atome est constitué de particules dont les charges électriques se compensent Application 1 Calculez la charge des deux noyaux suivants Ag Au Application 2 Quel est le signe de la charge du nuage électronique d un atome? Quelle est la charge du nuage électronique d un atome d oxygène dont le noyau a pour charge + 8 e? Quelle est la charge du noyau d un atome de phosphore qui est entouré de 15 électrons? Application 3 Un des noyaux vus précédemment a une charge de 4, Coulomb. De qui s agit-il? II. Cortège électronique Couche.. Couche. Couche.. 3. Structure électronique Donner les formules électroniques (K)a (L)b (M)c Formul e H He Li Be C O F Ne Na Ar III. des atomes suivants et surligner la couche périphérique. Nb d électrons Structure Z Nb total d électrons électronique périphériques Les ions monoatomiques Un ion X possède 10 électrons et 12 protons. Quel est le signe de sa charge? Est ce un anion ou un cation? 2+ 2 La formule de l ion est elle X ou X? Quel est cet ion? Nom

13 Des atomes aux ions PS2c- (prof) Activité documentaire Introduction historique I. Les atomes Toute substance constituant la matière est formée d atomes. L atome est la particule fondamentale de la chimie. 1) Structure de l atome Un atome est composé d un noyau et d électrons qui gravitent autour (nuage électronique). On peut représenter un atome par une sphère de m de diamètre (plus petit H (50 pm) et plus grd césium(270pm)) ; Le noyau a un rayon de m Image balle de tennis pour le noyau et bord de l atome à 3 km L atome est essentiellement fait de vide, il a une structure lacunaire. Rappel sur les conversions nm ; µm 2) Constituants de l atome Les électrons particule qui porte une charge négative - e = -1, C. Ils se déplacent à très gde vitesse autour du noyau, et n ont pas de trajectoire définie (probabilité de présence) Le noyau il est constitué de nucléons - les protons charge électrique ; e = 1, C (charge élémentaire) - les neutrons (Chadwick en 1932) sans charge électrique 3) Représentation symbolique A Z X X = symbole de l atome (ex H, C, Cu, Ne, O, Na, ) La valeur Z, inscrite en bas à gauche du symbole de l atome est appelée le numéro atomique. Elle correspond au nombre de protons contenus dans le noyau. C est elle qui définit le nom d un atome (donc son symbole aussi). La valeur A, inscrite en haut à gauche du symbole de l atome représente le nombre de nucléons. Elle permet de déduire le nombre de neutrons contenus dans le noyau A = Z + N (nb Nucléons) = (nb protons) + ( nb neutrons) Application Donnez le nom et la composition des noyaux suivants Ag Cu 47 p ; 61 n 29 p ; 34 n Au 79 p ; 118 n Fe 26 p ; 30 n 4) Charge électrique de l atome Parmi les définitions suivantes, rayez celles qui ne correspondent pas à «l atome est électriquement neutre». a) Un atome n est constitué que de particules dont la charge électrique est nulle. b) Un atome ne peut pas produire de courant électrique. c) Un atome n a pas de charge électrique positive ou négative. d) Un atome est constitué de particules dont les charges électriques se compensent. Conclusion Un atome possède autant d électrons dans son nuage électronique que de protons dans son noyau, soit Z. Proposez une relation permettant de calculer la charge électrique de n importe quel noyau qnoyau = Ze Application 1 Calculez la charge des deux noyaux suivants Ag qnoyau = 47 e = 7, C Application Au qnoyau = 79 e = 1, C

14 Quel est le signe de la charge du nuage électronique d un atome? Quelle est la charge du nuage électronique d un atome d oxygène dont le noyau a pour charge +8e? qnuage= -8e Quelle est la charge du noyau d un atome de phosphore qui est entouré de 15 électrons? 15 e Application 3 Un des deux autres noyaux vus précédemment a une charge de 4, Coulomb. De qui s agit-il? c est le noyau de fer. II. Cortège électronique Pour rendre compte de la répartition des électrons, on utilise un modèle, qui ne traduit qu imparfaitement la réalité mais qui permet d expliquer partiellement les propriétés des atomes. 1) Les couches électroniques Les électrons se déplacent en permanence, et n ont pas de trajectoire particulière, mais ils ne peuvent pas occuper tout l espace. Les électrons se répartissent en couches électroniques (ou niveau électronique) (caractérisée par un nombre quantique principal n) La première couche est notée K, la seconde L, la troisième M. - Les électrons de la couche K sont les plus près du noyau et les plus liés à ce dernier. - La dernière couche qui porte des électrons est appelée «couche externe» de l atome ; les électrons qui l occupent sont appelés électrons périphériques ils sont les moins liés au noyau. Couche K Couche L Couche M NB Les autres couches sont les couches internes. Les électrons qui les occupent sont les électrons internes. 2) Les règles de remplissage (pour les atomes de Z < 18)...on peut prolonger à Z = 20 Activité sur ordinateur programme Klechkow Aucun électron ne peut se trouver entre 2 couches électroniques 1ère règle Chaque niveau électronique contient un nombre limité d électrons. Couche électronique Nombre maximal d électrons K 2 L 8 M 18 Soit 2n² électrons - Une couche contenant son nombre maximal d électrons est dite saturée ou pleine. 2ème règle Les électrons occupent successivement les couches électroniques en commençant par la couche K. Pour les atomes dont Z < 18, un niveau électronique ne commence à se remplir que lorsque le niveau précédent est saturé. L état de l atome obtenu en utilisant ce principe de remplissage est appelé «état fondamental» 3) Structure électronique Donner la structure électronique d un atome, c est indiquer le nombre d électrons présents sur chaque couche ; on la note (K)a (L)b (M)c (on parle de cette écriture en tant que «formule électronique»). NB Les couches vides ne sont pas écrites. - Exemple tableau d éléments (voir version élève) La répartition des électrons en couches électroniques pour les ions monoatomiques, se fait selon les mêmes règles que celles appliquées pour les atomes. Activité de l atome à l ion.pourquoi? III. Les ions monoatomiques 1) Définition Un ion monoatomique est un atome qui a perdu ou gagné 1 ou plusieurs électrons Lorsque l on passe de l atome à l ion, seul le cortège électronique est modifié donc le noyau reste inchangé le numéro atomique Z reste le même ainsi que le symbole chimique.

15 2) Charge d un ion monoatomique le nb d électrons diffère du nb de protons, donc l ion est électriquement chargé Si ne > np l ion est globalement négatif, c est un anion Si ne <np l ion est globalement positif, c est un cation 3) Exemples Les métaux ont une particularité du fait qu ils peuvent former plusieurs ions monoatomiques mais toujours positifs (Fe2+ ; Fe3+) (Cu+ ; Cu2+) nom formule Charge de l ion Ion chlorure Cl- Ion zinc Zn2+ symbole Z N ne -e e «ion monoatomique» (étiquettes d eaux minérales) IV. Sinon? ion polyatomique Masse approchée d un atome Masses d un électron me = 9, kg ; d un proton mp = 1, kg ; d un neutron mneutron = 1, kg Que pouvez vous dire de la masse du neutron et du proton? mp = mneutron = 1, kg (avec 4 CS 1,673 et 1,675) Comparez la masse d un proton à celle d un électron mp / me = 1836 a) Exemple de l atome de cuivre Cu (29 protons + 34 neutrons + 29 électrons). -27 Soit mnucléon = 1,67.10 kg la masse d un nucléon et me= 9, kg la masse d un électron. Proposez une relation pour calculer la masse du noyau de l atome de cuivre mnoyau = 63 mnucléon Calcul mnoyau = 63 x 1, = 1, kg (1,0521 ) Proposez une relation pour calculer la masse totale de l atome de cuivre matome = 63 mnucléon + 29 me Calcul matome = 63 x 1, , =1, kg (1,052..) Comparez ces deux masses elles sont quasiment identiques(selon le nb de CS) Conclusion La masse de l atome est concentrée dans son noyau b) Généralisation masse d un atome matome = mnoyau + m nuage électronique = Z mp + N mn + Z me masse approchée d un atome m atome = mnoyau = Z mp + N mn matome = A mnucléon

16 Ce qu il faut savoir Le vocabulaire à savoir définir et utiliser à bon escient Atome Ion monoatomique Structure électronique Numéro atomique Couche et électrons périphériques Les connaissances à savoir restituer l atome est électriquement neutre la masse de l atome est pratiquement égale à celle de son noyau. Les règles du duet et de l octet la constitution d un atome. Les dimensions d un atome et d un noyau La charge d un électron Auto-évaluation Ce qu il faut savoir faire Où dans ce chapitre? À travailler utiliser le symbole Dénombrer les électrons de la couche externe appliquer les règles du duet et de l octet pour rendre compte des charges des ions monoatomiques usuels convertir des grandeurs d une unité à un multiple ou sous multiple. écrire un résultat en écriture scientifique et en déduire un ordre de grandeur. calculer une charge, une masse avec des puissances de 10 écrire un résultat avec la bonne unité Mettre en œuvre un protocole pour identifier des ions maitrisé