FORMATION DES CTEN Exemple d un chapitre de seconde autour des atomes
Placer le chapitre dans un thème 3 thèmes couvrant le programme de seconde: 2016-2017 La santé L univers La pratique du sport
Le programme officiel NOTIONS ET CONTENUS COMPÉTENCES ATTENDUES 2016-2017 Un modèle de l atome. Noyau (protons et neutrons), électrons. Nombre de charges et numéro atomique Z. Nombre de nucléons A. Charge électrique élémentaire, charges des constituants de l atome. Électroneutralité de l atome. Éléments chimiques. Isotopes, ions monoatomiques. Caractérisation de l élément par son numéro atomique et son symbole. Répartition des électrons en différentes couches, appelées K, L, M. Répartition des électrons pour les éléments de numéro atomique compris entre 1 et 18. Les règles du «duet» et de l octet. Application aux ions monoatomiques usuels. Connaître la constitution d un atome. Connaître et utiliser le symbole A Z X Savoir que l atome est électriquement neutre. Connaître le symbole de quelques éléments. Savoir que le numéro atomique caractérise l élément. Mettre en œuvre un protocole pour identifier des ions. Dénombrer les électrons de la couche externe Connaître et appliquer les règles du «duet» et de l octet pour rendre compte des charges des ions monoatomiques usuels.
Placer le chapitre dans une progression 2016-2017 Thème La Pratique du Sport Chapitre PS1: Hydratation du sportif Chapitre PS2: Des atomes aux ions Chapitre PS3: La classification périodique Chapitre PS4: Les boissons : des solutions 3 à 4 mois
Analyser et structurer le programme officiel 1 activité documentaire Un modèle de l atome. Noyau (protons et neutrons), électrons. Nombre de charges et numéro atomique Z. Nombre de nucléons A. Charge électrique élémentaire, charges des constituants de l atome. Électroneutralité de l atome. Éléments chimiques. Isotopes, ions monoatomiques. Caractérisation de l élément par son numéro atomique et son symbole. Répartition des électrons en différentes couches, appelées K, L, M. Répartition des électrons pour les éléments de numéro atomique compris entre 1 et 18. Les règles du «duet» et de l octet. Application aux ions monoatomiques usuels. Démarche d investigation Connaître la constitution d un atome. Connaître et utiliser le symbole A Z X Savoir que l atome est électriquement neutre. Connaître le symbole de quelques éléments. Savoir que le numéro atomique caractérise l élément. Mettre en œuvre un protocole pour identifier des ions. Dénombrer les électrons de la couche externe Connaître et appliquer les règles du «duet» et de l octet pour rendre compte des charges des ions monoatomiques usuels. 1 activité expérimentale + 1 évaluation expérimentale
Lister les attendus: fiche CQFR 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 2016-2017 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
Lister les attendus: fiche CQFR Ce qu il faut savoir faire Où dans ce chapitre? Auto-évaluation À travailler maitrisé 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 PS2bPS2c - exercices PS2b-PS2c convertir des grandeurs d une unité à un multiple ou sous multiple. PS2c écrire un résultat en écriture scientifique et en déduire un ordre de grandeur. PS2c - exercices calculer une charge, une masse avec des puissances de 10 PS2c- exercices écrire un résultat avec la bonne unité PS2c - exercices Mettre en œuvre un protocole pour identifier des ions PS1a PS1b
Organiser la séquence (4 semaines) Chapitre 1: L hydratation du sportif - activité expérimentale: tests d identification d ions (1h 30) - évaluation expérimentale (1h30) - contrôle de connaissances ( 10 minutes) Chapitre 2: Des atomes aux ions - Activité 1: «histoire de l atome» Varier les activités Rendre les élèves acteurs activité documentaire en travail de groupe avec restitution orale (1h30) - Activité 2: «De l atome à l ion: pourquoi?»: Démarche d investigation (1h00) - Activité 3: «De l atome à l ion» : (3h00) Bilan du chapitre - TD et exercices à la maison -Fiche CQFR - Devoir (1h00)
Exemple: PS2b De l atome à l ion pourquoi? 2016-2017 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 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.
Exemple: 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
Exemple: 2 ème partie de l activité: réponse à la problématique à l aide de documents Document 2 : Quelques atomes nom symbole Numéro atomique Formule électronique de l atome Hélium He 2 (K) 2 Lithium Li 3 (K) 2 (L) 1 Béryllium Be 4 (K) 2 (L) 2 Oxygène O 8 (K) 2 (L) 6 Fluor F 9 (K) 2 (L) 7 Néon Ne 10 (K) 2 (L) 8 Sodium Na 11 (K) 2 (L) 8 (M) 1 Magnésium Mg 12 (K) 2 (L) 8 (M) 2 Aluminium Al 13 (K) 2 (L) 8 (M) 3 Chlore Cl 17 (K) 2 (L) 8 (M) 7 Argon Ar 18 (K) 2 (L) 8 (M) 8
Exemple: Document 3 : À propos d ions : Les gaz nobles ou gaz inertes ont leur couche périphérique saturée. L'ion oxyde O 2- existe (il est stable). O 2+ n'existe pas. Les ions chlorure Cl - et les ions magnésium Mg 2+ 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 Na 2+ n'existe pas. L émeraude et l aigue-marine sont des silicates d aluminium et de béryllium contenant des ions Be 2+ et Al 3+. 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.
Isabelle BERNARD Sophie BUSSIÈRE Olivier CHAUMETTE Karine MARTEAU-BAZOUNI Chargés de Mission académie de Lyon