Nom :.. Prénom :.. Classe :. Situer la taille d un objet dans l univers Utiliser une unité pour mesurer des distances

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1 Nom :.. Prénom :.. Classe :. Activité ① OBJECTIFS Situer la taille d un objet dans l univers Utiliser une unité pour mesurer des distances 1- Dimension dans l univers L infiniment petit : A l échelle microscopique, la matière est constituée d atomes. Dans la nature, les atomes sont le plus souvent regroupés en molécules. La structure de base de la matière vivante est la cellule. A l échelle humaine : Ce sont les dimensions qui nous entourent, elles s étalent de la taille d une fourmi à l étendue d un pays. L infiniment grand : Au delà des dimensions de la Terre nous allons vers l infiniment grand (Système solaire, galaxie). 1

2 2- Dimensions de l infiniment grand et l infiniment petit Multiples du mètre Sousmultiples du mètre Préfixe Abréviation Puissance de dix Dimension Giga G 10 9 Gigamètre (milliard) Méga M 10 6 Mégamètre (million) Kilo K 10 3 Kilomètre (mille) 10 0 Mètre milli M 10-3 millimètre micro µ 10-6 micromètre nano n 10-9 nanomètre A retenir 3- Dimensions à l échelle humaine Unités kilomètre hectomètre décamètre mètre décimètre centimètre millimètre Préfixe km hm dam m dm cm mm Applications Exemple : Convertir les distances ci-dessous en mètres. Epaisseur d une vitre : 2 mm Taille d une fourmi : 1,2 cm Epaisseur d un cheveu : 40 µm 2

3 Rayon de la Terre : 6370 km Taille d un atome : 0,2 nm Taille d un stylo : 14 cm Taille d une cellule : 120 µm 3

4 Nom :.. Prénom :.. Classe :. Activité ② OBJECTIFS Connaître la constitution d un atome et de son noyau. Connaître et utiliser la notation symbolique d un atome. 1- Constitution de la matière Voici un dessin représentant la structure de la matière Soit les noms suivants : Atome ; Proton ; Neutron ; Noyau ; Electron. Attribuer à chaque numéro le nom qui lui correspond et compléter le schéma. ① ②. ③.. ④ ⑤. NOYAU ATOME CORTEGE ELECTRONIQUE 4

5 Un atome est formé en mouvement autour d un noyau chargé positivement. Un électron est une particule chargée négativement (notée : e - ). Et les protons situés dans le noyau portes des charges positives (notée : p + ). Dans un atome, il y a autant de protons que. On dit que l atome est électriquement neutre.. A retenir Dans un noyau deux particules sont présentent : les protons (noté : p + ) et les neutrons (noté : N) qui n ont aucune charge, ils sont neutres. 2- Diversité des atomes On compte aujourd hui une centaine de sortes d atomes répertoriés dans la classification périodique des éléments, appelée aussi tableau de Mendeleïv, du nom de son initiateur. Chaque atome ne diffère des ses voisins que par le nombre de charges positives contenues dans son noyau. Par exemple : En chimie un atome est représenté par un symbole chimique. Ce sont soit une lettre ou deux lettres. (La première est toujours une majuscule et la deuxième une minuscule). Atome Symbole Atome Symbole Hydrogène H Carbone C Oxygène O Cuivre Cu Azote N Fer Fe 5

6 3- Numéro atomique et nombre de nucléons Quelques définitions : Le nombre de protons est représenté par le numéro atomique, noté Z. A retenir Exemple : Le numéro atomique de l élément carbone est :. Combien a-t-il de protons? Le nombre de nucléons, noté A, est égal à la somme des protons (p + ) et des neutrons (N) présents dans le noyau de l atome. A = Z + N alors le nombre de neutrons est égal a : N = A Z A retenir Exemple : L élément cuivre a pour numéro atomique ( ) et un nombre de nucléons (A = 63). Combien possède-t-il de protons (p + ), (e - ) et de neutrons (N). 4- Notation symbolique de l atome On représente l atome de la façon suivante : Exemple : Pour l élément cuivre sa représentation symbolique est : X : Représente le symbole de l élément. A : Le nombre de nucléons. Z : le numéro atomique. A retenir 6

7 5- Applications Exemple 1 : Le sodium est un métal, sa notation symbolique est la suivante : 1 Quel est le symbole de l élément. 2 Donner son numéro atomique (Z). 3 Quel est le nombre de nucléons (A) de cet atome. 4 Déterminer le nombre de protons (p + ), électrons (e - ) et neutrons (N) présent dans le sodium. Exemple 2 : Le fer métallique est un métal de couleur gris. Sa notation symbolique : 1 Quel est le symbole de l élément. 2 Donner son numéro atomique (Z). 3 Quel est le nombre de nucléon (A) de cet atome. 4 Déterminer le nombre de protons. 5 Combien a-t-il? Justifier la réponse. 6 Calculer le nombre de neutrons. 7

8 Exemple 3 : L aluminium est un métal de couleur gris. Son symbole chimique est : Al. Il est utilisé en autre pour la fabrication des canettes de sodas. Cet atome possède 13 protons et 14 neutrons. 1 Combien a-t-il? Justifier la réponse. 2 Quel est son numéro atomique (Z)? 3 Calculer le nombre de nucléons (A). 4 Représenter cet atome d aluminium par sa notation symbolique. Exemple 4 : Le mercure est un métal liquide à température ambiante. Son symbole chimique est Hg. Cet atome possède 80 électrons, 80 protons et 120 neutrons. 1 Quel est son numéro atomique (Z)? 2 Calculer le nombre de nucléons (A). 3 Représenter l atome de mercure par sa notation symbolique. 8

9 Nom :.. Prénom :.. Classe :. Activité ③ OBJECTIFS Etre capable de donner la structure électronique d un atome. 1- Les couches électroniques K Les électrons se répartissent autour du noyau dans des couches successives nommées «couches électroniques». Chaque couche est repérée par une lettre de l alphabet : K : pour la première couche L : pour la deuxième couche M : pour la troisième couche (Et ainsi de suite ) L M La couche K est la plus proche du noyau, ensuite la couche L et ainsi de suite 2- Structure électronique Dans chaque couche, il y a Couche Nombre maximale un nombre maximale possible. Si ce nombre est atteint on dit que la couche est saturée. K L M A retenir La répartition des électrons se nomme la structure électronique de l atome. La dernière couche de la structure électronique contenant des électrons est appelée la couche externe ou couche de valence. On remplit les couches dans l ordre suivant : K, puis la couche L et enfin la couche M. Les électrons remplissent progressivement les couches jusqu à saturation de chaque couche. Hydrogène Carbone Azote Oxygène Magnésium Chlore Symbole Nombre H C N O Mg Cl Nombre de la couche K Nombre de la couche L Nombre de la couche M Répartition électronique 9

10 Nom :.. Prénom :.. Classe :. Activité ④ OBJECTIFS Appliquer la règle du duet et de l octet Comprendre la formation des ions 1- Cas particulier des gaz nobles L hélium (Z=2), le néon (Z = 10) et l argon (Z = 18) sont des gaz constitués d atomes individuels. Atome Hélium Néon Argon Nombre Nombre sur la couche K Nombre sur la couche L Nombre sur la couche M Structure électronique Ces atomes sont chimiquement inertes (Aucune réactions chimiques). Ils ont leurs couches externes saturées. 2 électrons pour l atome d hélium et 8 électrons pour le néon et l argon. Cette stabilité est recherchée par tous les atomes pour former des ions ou des molécules. 2- Règle du duet ou de l octet Pour être stable, tous les atomes ont tendance à acquérir la structure d un gaz noble ; c'est-à-dire compléter sa couche externe afin d obtenir une structure stable. A retenir Règle du duet : Les éléments de numéro atomique inférieur ou égal à 4 (Z 4) évoluent de manière à acquérir la structure électronique de l hélium (He) soit la structure en. Règle de l octet : Les éléments de numéro atomique supérieur à 4 évoluent de manière à acquérir la structure électronique du néon (Ne) structure en ou de l argon (Ar) structure en. Ils ont alors 8 électrons (un octet) sur leur couche externe (couche de valence). 10

11 3- Elément chimique Toutes les entités chimiques (atome, ion) possédant le même numéro atomique Z appartiennent au même élément chimique. Ex : Cu et Cu 2+ désigne l atome de cuivre. Lors d une transformation chimique, il y a conservation de tous les éléments chimiques mis en jeu. 4- Activité : Comment un atome se transforme en ion? Atome Lithium (Li) Fluor (F) Aluminium (Al) Oxygène (O) Numéro atomique Z Nombre de protons Nombre Structure électronique de l atome Structure en octet ou en duet? Perte ou gain Ion monoatomique stable CATION OU ANION Lorsque l on passe de l atome à l ion, on ne modifie pas la composition du noyau : le numéro atomique Z reste le même ainsi que le symbole chimique. 11

12 Nom :.. Prénom :.. Classe :. Activité ⑤ OBJECTIFS Connaître la formule de quelques ions. Savoir écrire la formule d un composé ionique A retenir 1- Définitions Un atome qui perd un ou plusieurs électrons devient positif, c est un cation. Un atome qui gagne un ou plusieurs électrons devient négatif, c est un anion. Le nombre de charge est noté en exposant (en haut et à droite) dans la formule de l ion ; Il représente le nombre perdus (c est le cas pour les cations) ou gagnés (c est le cas pour les anions) d un atome. 3+ Exemples : L ion Fe 2- (Cation) A perdu 3 électrons et l ion O (Anion) A gagné 2 électrons. 12

13 Nom :.. Prénom :.. Classe :. 2- Les ions monoatomiques Ils ne sont constitués que d un seul atome chargé positivement ou négativement. Sodium Cations monoatomiques Fer II Magnésium Aluminium Calcium Fer III Cuivre II Potassium Anions monoatomiques Fluorure Oxyde Chlorure Sulfure 3- Les ions polyatomiques Ce sont des groupes d atomes qui ont perdu ou gagné un ou plusieurs électrons. Cation polyatomique Ammonium Phosphate Hydronium Carbonate Anions polyatomiques Nitrate Sulfate Bicarbonate Hydroxyde 4- Ecriture d un composé ionique Mode d emploi A partir du nom, je cherche la formule de chaque type d ion constituant le corps. J écris l un à coté de l autre, d abord la formule du cation ensuite la formule de l anion. Je détermine le nombre de cations et d anions qu il faut pour que les charges électriques s annulent. Illustration : Formule ionique du chlorure de sodium Na+ Cl - (Na+ + Cl -) (Neutralité électrique) Illustration : Formule ionique du chlorure de magnésium Mg2+ Cl - (Mg Cl -) (Neutralité électrique) 13

14 5- Application Nom du composé Formule du cation Formule de l anion Formule ionique Chlorure de potassium Fluorure de calcium Sulfate de cuivre II Chlorure d ammonium Sulfate de potassium Hydroxyde de fer II Chlorure d aluminium Oxyde d aluminium Carbonate de sodium 14

15 Activité 6 OBJECTIFS Etre capable de représenter un atome selon modèle de Lewis. 1- Le modèle de Lewis Le modèle de Lewis (chimiste américain : ) est simple, car elle permet de mettre en évidence le nombre de liaisons possibles que peut engendrer un atome pour former une molécule. 2- Mode d emploi pour représenter le modèle de Lewis On ne peut représente que les électrons de la couche électronique externe. Le noyau et les électrons des couches internes sont représentés par le symbole de l élément. On représente par un point ( ) les électrons célibataires et un doublet par un tiret ( ). On place en premier un électron dans tous les emplacements disponibles, avant de former un doublet. Symbole de l élément X Emplacements disponibles Atome N atomique Structure électronique Modèle de Lewis Hydrogène (H) 1 Carbone (C) 6 Azote (N) 7 Oxygène (O) 8 15

16 Exemples : A vous de compléter le tableau. N Atome Structure électronique atomique Modèle de Lewis Magnésium (Mg) 12 Néon (Ne) 10 Phosphore (P) 15 chlore (Cl) 17 Hélium (He) 2 3- Tableau périodique et modèle de Lewis Que remarque t-on? 16

17 Nom :.. Prénom :.. Classe :. Activité ⑦ OBJECTIFS Connaître la valence du carbone, de l hydrogène, de l oxygène et de l azote. Trouver à partir du modèle de Lewis la valence d un atome. 1- La notion de valence On appelle valence, le nombre célibataires qui existent sur la couche externe. - 1 électron célibataire : on qualifie l atome de monovalent A retenir - 2 électrons célibataires : de divalent - 3 électrons célibataires : de trivalent - 4 électrons célibataires : de tétravalent Compléter le tableau suivant : Symbole Z Elément H Hydrogène C Carbone O Oxygène N Azote Représentation de Lewis des atomes Monovalent? Divalent? Trivalent? Tétravalent? Intérêt de connaître la valence d un atome Lors de la formation des molécules, les atomes s assemblent entre eux. La valence nous informera sur le nombre de liaisons possibles que peut donner cet atome avec un autre atome. Exemple : la molécule de méthane : CH4 Atome d Hydrogène Monovalent 1 liaison Atome de Carbone Tétravalent 4 liaisons 17

18 Nom :.. Prénom :.. Classe :. Activité ⑧ OBJECTIFS Identifier les atomes constituant la formule brute d une molécule. Savoir construire une molécule simple selon le modèle de Lewis à partir de sa formule. 1- Activité : Représentation d une molécule Voici la représentation de la molécule de propane : (Boule noire : atome de carbone ; Boule blanche : atome d hydrogène) ① Combien y a-t-il d atomes de carbone dans cette molécule? ② Même question pour les atomes d hydrogène? ③ En connaissant le nombre d atomes de chaque espèce, écrire la formule brute de la molécule. ④ Comment appelle t-on le trait qui unit deux atomes entre eux? 2- La formule brute d une molécule A retenir La formule brute d une molécule indique la nature des atomes qui la constituent et le nombre de chacun de ces atomes. Ce nombre est précisé en indice, à droite du symbole des atomes. Exemple : l éthanol de formule brute : C2H6O. Combien y a-t-il d atomes de chaque élément? 3- La liaison covalente Représentation d une molécule selon le modèle de Lewis Une liaison covalente correspond à la mise en commun de deux électrons par deux atomes, chaque atome fournissant un électron. Elle est schématisée par un trait : 18

19 Méthode : 1 Faire la liste de tous les types d atomes qui interviennent dans la molécule. 2 Représenter la formule de Lewis de chacun des atomes entrant dans la molécule. 3 Trouver le nombre de liaisons possible que chaque atome doit établir. 4 Disposer les atomes (en utilisant le modèle de Lewis) de telle sorte que chaque électron célibataire puisse s associer avec un autre électron célibataire d un autre atome. 5 Placer alors la liaison covalente de façon a ce que chaque atome en établissent le nombre de liaisons attribuées. Formule de Lewis : Carbone : Hydrogène : Oxygène : Azote : Formule brute Dihydrogène Composition atomique Représentation selon le modèle de Lewis H 2 Méthane CH 4 Eau H 2 O Ammoniac NH 3 19

20 Dioxygène O 2 Ethane C 2 H 6 Méthylamine CH 5 N L atome d oxygène est lié à 1 atome de carbone et un atome d hydrogène Ethanol C 2 H 6 O Dioxyde de carbone CO 2 20