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Exercices

Exercice corrigé

Étapes de la méthode

  • Pour relier la composition d’un atome au tableau périodique, il faut se souvenir de la définition suivante : le numéro atomique Z de l’atome est égal au nombre de protons dans le noyau.
  • Pour connaitre le nombre d’électrons à partir du numéro atomique Z, il faut se souvenir que l’atome est électriquement neutre : il possède autant de protons que d’électrons, ces deux particules ayant des charges opposées.

Corrigé :

  • L’atome qui a pour numéro atomique Z = 26 se trouve dans la 26e case du tableau périodique. Il s’agit du fer de symbole Fe.
  • Par définition, le nombre de protons est le numéro atomique Z de l’atome. Ici, il s’agit de l’atome pour lequel Z = 7, soit d’après le tableau, de l’azote de symbole N.
  • Un atome est électriquement neutre, car il possède autant d’électrons que de protons. Un atome possédant 8 électrons a donc 8 protons, et son numéro atomique est alors Z = 8. Il s’agit de l’oxygène de symbole O.

Je m'entraine

9

Faire des schémas.

Fais un schéma légendé de chacun des atomes suivants sans indiquer le nombre de neutrons (voir l’exemple de l’atome de carbone).
11

Associe chaque objet à sa dimension.

16

Retrouve l’âge de chacun des évènements.

17

Structure des atomes.

Une notion, trois exercices

J'approfondis

20

Nucléosynthèse stellaire.

Lors de la formation des atomes dans les étoiles massives, juste avant qu’elles n’explosent en supernovae, les atomes sont formés différemment selon que l’on se situe proche du centre de l’étoile, où la température est d’environ 100 millions de degrés, ou en périphérie à seulement 3 000 degrés.
22

Masse d’un atome.

Un atome contient des protons, des neutrons, des électrons et 99,99 % de vide ! Toute la masse de l’atome provient donc de ces protons, neutrons et électrons. À l’aide du document et des données ci-après, réponds aux questions suivantes.
Données : masse d’un neutron ≈ masse d’un proton = 1,6 × 10-27 kg ; masse d’un électron = 9,1 × 10-31 kg.
23

Cherche l’intrus.

Trois de ces schémas représentent les atomes de lithium, béryllium et bore. Le quatrième est un intrus.
24

Quand un atome perd ses « plumes ».

Le nombre de protons dans le noyau est très difficile à modifier. En revanche, il est facile d’ajouter ou d’enlever des électrons à certains atomes. On obtient alors une espèce chimique chargée : un ion.
25

Quelques précisions sur l’atome.

« [Les composants du noyau] s’entourent d’un cortège d’électrons dont la charge compense exactement celle [du noyau]. En effet, la matière est neutre sinon elle [serait instable] en raison de la répulsion qu’exercent l’une sur l’autre des charges de même signe, positif ou négatif. [...] Le diamètre d’un atome est voisin d’un centième de millionième de centimètre. Celui d’un noyau d’atome est cent mille fois plus petit. »

Extrait de La vie à fil tendu de Georges Charpak (1924-2010 ; prix Nobel de Physique 1992).
26

Évalue le nombre d’atomes d’un objet.

Une mine de crayon est un fin cylindre en graphite, un matériau fait de carbone pur.

Je résous un problème

La datation au carbone 14 est utilisée en archéologie pour mesurer l’âge d’organismes végétaux ou animaux.
Tout organisme vivant contient une proportion constante de carbone 14 par rapport au carbone 12 qui est le plus abondant (99 %). Lorsqu’il meurt, la proportion de carbone 14 dans l’organisme diminue par un phénomène physique appelé radioactivité. En mesurant la nouvelle proportion entre les deux sortes de carbone, on peut dater l’organisme.
Doc. 1
Principe de la datation au carbone 14.
(masse d’un neutron ≈ masse d’un proton = 1,6 × 10−27 kg ;
masse d’un électron = 9,1 × 10−31 kg).
Doc. 2
Masses des composants de l’atome.

Exercices supplémentaires

Un peu d'Histoire des Sciences.

Lorsque S. Mendeleiev publie le premier tableau périodique des éléments chimiques, il sait prévoir, grâce à celui-ci, les propriétés physique et chimiques d’éléments manquants dans le tableau car encore inconnus. La suite lui a donné raison, puisque les cases manquantes ont été comblées par des découvertes ultérieures.
Au XIXème et au XXème siècle, la découverte de nouveaux éléments chimiques, conjointement à l’explication des phénomènes physiques observés, ont fait faire un bon extraordinaire à la science sans lequel les moyens de communication actuels n’existeraient pas, pas plus que certaines sources d’énergie.
Dans le domaine de la radioactivité, les travaux de Pierre et Marie Curie ont fait date, complétant même le tableau périodique des éléments.

Le rôle des neutrons.

« [Une] répulsion [s]’exerce l’une sur l’autre [entre] des charges de même signe, positif ou négatif. » À fil tendu, George Charpak (1924-2010, Prix Nobel de Physique 1992).
Les particules de charge électrique positive dans le noyau de l'atome sont appelées protons, mais elles ne pourraient pas tenir ensemble dans le noyau sans la présence des neutrons, particules électriquement neutres, qui ont sensiblement la même masse qu'un proton (1,67 × 10-27 kg).

Parcours de compétences

Parcours de compétences

La première exoplanète a été découverte en 1995. De nombreuses autres ont été découvertes depuis. Le télescope Kepler lancé en 2009 a fait prendre une ampleur particulière à cette chasse aux exoplanètes.

Niveau 1 - Je connais différents outils de recherches.

Coup de pouce : Comment peux-tu trouver des informations sur les exoplanètes ?

Niveau 3 - Je collecte les informations utiles en vérifiant la fiabilité de mes sources.

Coup de pouce : Les informations que tu as trouvées répondent-elles bien à la question ? Les sites que tu as consultés mentionnent-ils leur source ? L’auteur est-il identifiable ? Retrouves-tu les mêmes informations sur d’autres sites ?

Niveau 2 - J’identifie les informations utiles proposées par un document.

Coup de pouce : Dans un document sur les exoplanètes, relève les informations liées aux catégories recensées. Laquelle est plus fréquemment évoquée que les autres ?

Niveau 4 - Je trie de façon pertinente les informations issues de ma recherche en vérifiant la fiabilité de mes sources.

Coup de pouce : Explique ce qui rend les recherches du satellite Kepler importantes.
  • 3
    . Atomes de lithium, béryllium et bore.
DYS

Atomes de lithium, béryllium et bore.

DYS

Exercice 23 : Cherche l’intrus.

Trois de ces schémas représentent les atomes de lithium, béryllium et bore. Le quatrième est un intrus.

Question 1

DOC 3

Énoncé
Associe les bons schémas aux atomes qui correspondent, en justifiant ton choix.
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