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Physique-Chimie 2de

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Exercices




Une notion, trois exercices


DIFFÉRENCIATION
Savoir-faire : Raisonner à partir de la composition d'un atome.
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18
Un halogène, le chlore

MOD : Connaître et déterminer la structure d'un atome

Le chlore, de symbole chimique Cl\text{Cl}, a pour numéro atomique Z=17.Z = 17. La masse d’un atome de chlore est m=5,85×1026m=5\text{,}85 \times 10^{-26} kg.

1. Calculer le nombre de nucléons présents dans le noyau de cet atome de chlore.


2. Écrire la notation symbolique de ce noyau de chlore.



17
Un halogène, le fluor

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MOD : Connaître et déterminer la structure d'un atome

Le fluor, de symbole chimique F\text{F}, a pour numéro atomique Z=9Z = 9. La masse d’un atome de fluor est m=3,17×1026m=3\text{,}17 \times 10^{-26} kg.

1. Rappeler la relation qui permet de calculer la masse d’un atome.


2. En déduire alors une expression permettant de calculer le nombre de masse AA à partir de la masse de l’atome.


3. Calculer le nombre de nucléons présents dans le noyau de cet atome de fluor.


4. Écrire la notation symbolique de ce noyau de fluor.
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19
Un halogène, le brome

MOD : Connaître et déterminer la structure d'un atome

Le brome, de symbole chimique Br\text{Br}, a pour numéro atomique Z=35Z = 35. La masse d’un atome de brome est m=1,32×1025m=1\text{,}32 \times 10^{-25} kg.

Écrire la notation symbolique de ce noyau de brome.

Pour commencer

Masse d’un atome

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13
Calculer la masse d’un atome

MATH : Pratiquer le calcul numérique

Le mercure, seul métal liquide à température ambiante, a une densité très élevée. En effet, tandis qu’une goutte d’eau a une masse de 35 mg, une même goutte de mercure a une masse presque quatorze fois plus grande. Un des isotopes du mercure a pour notation symbolique 80202Hg_{80}^{202}\text{Hg}.

1. Donner la composition de cet atome.


2. Calculer la masse de cet atome. Exprimer le résultat en kg puis en g.


3. Combien d’atomes y a-t-il dans une goutte de mercure ?

14
Qui suis-je ?

MOD : Connaître et déterminer la structure d'un atome

Je suis un atome. Mon numéro atomique est Z=13Z = 13 et ma masse est égale à m=4,51×1026m=4\text{,}51 \times 10^{-26} kg.

1. Calculer le nombre de nucléons présents dans mon noyau.


2. Quel est mon symbole ?

Données (pour les exercices 13 et 14)

  • Masse d’un nucléon : mn=1,67×1027m_{n}=1\text{,}67 \times 10^{-27} kg ;
  • Masse d’un électron : me=9,109×1031 m_{e}=9\text{,}109 \times 10^{-31} kg ;
  • Charge élémentaire : e=1,60×1019 e=1\text{,}60 \times 10^{-19} C.

Pour s'échauffer


5
Composition d’un noyau

Un atome de fluor contient 19 nucléons et 9 protons.
Combien de neutrons possède-t-il dans son noyau ?


Supplément numérique
A
Composition d’un noyau

Un atome de potassium possède 20 neutrons et 19 protons dans son noyau.
Combien de nucléons possède-t-il ?


Supplément numérique
B
Notation symbolique du noyau

Quelle est la composition de l’atome de krypton qui a pour notation symbolique de son noyau 3684Kr_{36}^{84}\text{Kr} ?


6
Notation symbolique du noyau

Un atome de phosphore de symbole P\text{P} possède 31 nucléons et 15 protons.
Écrire la représentation symbolique de son noyau.


7
Composition d’un atome

Le noyau d’un atome d’aluminium a pour notation symbolique 1327Al_{13}^{27}\text{Al}.
Écrire la composition de cet atome.

8
Masse d’un atome

Un atome de silicium (Z=14)(Z = 14) a une masse m=4,68×1026m=4\text{,}68 \times 10^{-26} kg.
Combien de nucléons y a-t-il dans son noyau ?


Wafer, plaque de semi-conducteur, en silicium
Wafer, plaque de semi-conducteur, en silicium.

Supplément numérique
C
Masse d'un atome

Un atome de francium a pour notation symbolique de son noyau 87223Fr_{87}^{223}\text{Fr}.
Quelle est la masse de ce noyau ?


9
Ordres de grandeur

Si le noyau d’un atome est représenté par une balle de tennis de diamètre 6,5 cm environ, quel sera le diamètre de l’atome correspondant ?

Savoir-faire - Parcours d'apprentissage

Raisonner à partir de la composition d’un atome et de son noyau :
12
DIFF

Savoir utiliser la notation symbolique du noyau d’un atome :
10
25

Savoir calculer la masse d’un atome :
13
20

Savoir utiliser les puissances de 10 pour calculer ou comparer des ordres de grandeur :
13
DIFF
22

Notation symbolique du noyau

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12
Donner la composition d’un atome

APP : Maîtriser le vocabulaire

Le gallium a pour symbole Ga.\text{Ga}. Son isotope stable le plus abondant possède 31 protons et 38 neutrons.

1. Rappeler la définition des atomes isotopes.

2. Déterminer le numéro atomique et le nombre de masse de cet atome.


3. Écrire la notation symbolique du noyau de cet atome.


4. Combien d’électrons possède cet atome ?


5. Le second isotope possède deux neutrons de plus. Écrire la notation symbolique de son noyau.
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10
Donner la composition du noyau d’un atome

APP : Maîtriser le vocabulaire

L’or a pour symbole Au.\text{Au}. Il est caractérisé par le nombre de masse A=197A = 197 et le numéro atomique Z=79.Z = 79.

1. Identifier le nombre de protons présents dans son noyau.


2. Écrire le nombre de neutrons présents dans son noyau.


3. Écrire la représentation symbolique du noyau de cet atome d’or.
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11
Identifier les isotopes

APP : Maîtriser le vocabulaire

Les représentations symboliques de plusieurs noyaux sont :
613X816X12X614X11X612X814X714X._{6}^{13}\text{X}\:-\:_{8}^{16}\text{X}\:-\:_{1}^{2}\text{X}\:-\:_{6}^{14}\text{X}\:-\:_{1}^{1}\text{X}\:-\:_{6}^{12}\text{X}\:-\:_{8}^{14}\text{X}\:-\:_{7}^{14}\text{X}.

1. Donner la définition de deux noyaux isotopes.

2. Identifier les noyaux isotopes.


3. Écrire la composition de ces noyaux identifiés.

CULTURE SCIENTIFIQUE

Le gallium est un métal qui a une température de fusion de 29,76 °C. Il peut fondre dans la main, mais il est corrosif pour la peau.
D’après l’article « Gallium », futura-sciences.com.

Tmv23 & Dblay, Gallium en cours de cristallisation

Tmv23 & Dblay, Gallium en cours de cristallisation.

Dimensions d’un atome

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16
Changer d’échelle

MATH : Pratiquer le calcul numérique

On assimile le noyau de l’atome de césium à une bille de 1,0 cm de diamètre.

Calculer le diamètre de l’atome de césium à cette échelle.

Dnn87, Cristaux de césium ultra-purs, 2008
Dnn87, Cristaux de césium ultra-purs, 2008.
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15
Convertir les unités

MATH : Pratiquer le calcul numérique

L’atome de césium est un des plus gros atomes.

1. Exprimer les rayons de l’atome de césium et de son noyau en mètre.


2. Exprimer les deux rayons en notation scientifique.


3. Calculer le rapport ratomernoyau\dfrac{r_{\text{atome}}}{r_{\text{noyau}}} noyau atome/ Que peut-on en conclure ?

Données (pour les exercices 15 et 16)

  • Rayon d’un atome de césium : ratome=260r_{\text {atome}}=260 pm ;
  • Rayon du noyau d’un atome de césium : rnoyau=7,1r_{\text {noyau}}=7\text{,}1 fm.
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