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1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Identification des espèces chimiques
Ch. 2
Composition des solutions aqueuses
Ch. 3
Dénombrer les entités
Ch. 4
Le noyau de l’atome
Ch. 5
Le cortège électronique
Ch. 6
Stabilité des entités chimiques
Ch. 7
Modélisation des transformations physiques
Ch. 8
Modélisation des transformations chimiques
Ch. 9
Synthèse de molécules naturelles
Ch. 10
Modélisation des transformations nucléaires
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Décrire un mouvement
Ch. 12
Modéliser une action sur un système
Ch. 13
Principe d’inertie
3. Ondes et signaux
Ch. 14
Émission et perception d’un son
Ch. 15
Analyse spectrale des ondes lumineuses
Ch. 16
Propagation des ondes lumineuses
Ch. 17
Signaux et capteurs
Méthode
Fiches méthode
Fiches méthode compétences
Annexes
Chapitre 4
Exercices
Pour s'entraîner
10 professeurs ont participé à cette page
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Données
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21Une devinette
✔ MOD : Déterminer la structure d'un atomeMon cortège électronique a une charge égale à -6,4 \times 10^{-19} C alors que ma charge totale est nulle.
Mon noyau contient un neutron de plus que de protons.
Qui suis-je ?
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22Construction d'une maquette
✔ MATH : Utiliser les puissances de 10 et la notation scientifique
Un professeur de lycée souhaite montrer à ses élèves que les atomes sont principalement remplis de vide.
1. Quelle doit être la taille de l'objet représentant le noyau s'il choisit un ballon de basket pour symboliser un atome de carbone ?
2. Le diamètre du ballon de basket a été donné à une incertitude près. Donner un encadrement de la réponse précédente à l'aide de cette incertitude.
Un professeur de lycée souhaite montrer à ses élèves que les atomes sont principalement remplis de vide.
1. Quelle doit être la taille de l'objet représentant le noyau s'il choisit un ballon de basket pour symboliser un atome de carbone ?
2. Le diamètre du ballon de basket a été donné à une incertitude près. Donner un encadrement de la réponse précédente à l'aide de cette incertitude.
3. Il décide de prendre une balle de ping-pong pour représenter le noyau. Estimer le diamètre de la balle et calculer le diamètre de l'atome de carbone correspondant.
4. En quoi les calculs précédents montrent-ils qu'un atome est principalement constitué de vide ?
Diamètre d'un ballon de basket : d_\text { ballon}=(24\text{,}3 \pm 0\text{,}5) cm ;
Rayon d'un noyau d'atome de carbone : r_{\text {noyau}}=2\text{,}8 \times 10^{-15} m ;
Rayon d'un atome de carbone : r_{\text {atome}}=6\text{,}7 \times 10^{-11} m.
4. En quoi les calculs précédents montrent-ils qu'un atome est principalement constitué de vide ?
Données
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23
L'atome en QCM
✔ MOD : Connaître et déterminer la structure d'un atomeExercice à faire sans calculatrice. Pour chaque question, choisissez la ou les réponse(s) correcte(s).
1. Un atome de titane \text{Ti} a un rayon de 140 pm, ce qui est équivalent à :
2. Un atome de tantale a pour symbole _{73}^{181}\text{Ta}. Il a une masse environ égale à :
3. Un atome ayant une masse égale à 5\text{,}0 \times 10^{-26} kg environ a un noyau qui contient :
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24Vous prendrez bien un verre d'ions ?
✔ APP : Extraire l'information utile sur des supports variésL'eau que nous buvons n'est pas pure. Elle contient de nombreux ions.
| Calcium \bf{\text{Ca}^{2+}} | 80 | Bicarbonate \bf{\mathrm{HCO}_{3}^{-}} | 360 |
| Magnésium \bf{\text{Mg}^{2+}} | 26 | Sulfate \bf{\mathrm{SO}_{4}^{2-}} | 14 |
| Sodium \bf{\text{Na}^{+}} | 6,5 | Chlorure \bf{\text{Cl}^{-}} | 10 |
| Potassium \bf{\text{K}^{+}} | 1 | Nitrate \bf{\mathrm{NO}_{3}^{-}} | 3,8 |
| Silice \bf{\mathrm{SiO}_{2}} | 15 |
1. Chercher les numéros atomiques des éléments correspondant aux ions mono-atomiques présents dans cette eau.
2. Calculer le nombre d'ions calcium _{20}^{40}\text{Ca}^{2+} présents dans 1 L de cette eau sachant qu'un ion calcium est un atome de calcium qui a perdu deux électrons.
2. Calculer le nombre d'ions calcium _{20}^{40}\text{Ca}^{2+} présents dans 1 L de cette eau sachant qu'un ion calcium est un atome de calcium qui a perdu deux électrons.
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25La malachite
✔ MOD : Connaître et déterminer la structure d'un noyauLa malachite est une pierre semi-précieuse de couleur verte. Sa formule chimique est \text{Cu}_{2}\text{CO}_{3}(\text{OH})_{3}.
Cette pierre contient du cuivre dont les deux isotopes stables sont _{29}^{63}\text{Cu} et _{29}^{65}\text{Cu}.
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1. Rappeler la définition de noyaux isotopes.
2. Écrire la composition des deux isotopes de cuivre.
3. Calculer la masse de l'isotope le plus lourd.
Détails du barème
TOTAL /5 pts
1 pt
1. Rappeler la définition exacte demandée.1 pt
2.
Connaître la notation symbolique du noyau de l'atome.0,5 pt
2.
Écrire la relation littérale (avec les lettres) du cours.1 pt
2.
Répondre avec une phrase et faire apparaître les calculs éventuels.1 pt
3.
Respecter le nombre de chiffres significatifs dans l'expression du résultat.0,5 pt
3.
Indiquer une unité dans le résultat du calcul.Ressource affichée de l'autre côté.
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26Le bouclier de Captain America
✔ MATH : Pratiquer le calcul numérique
✔ APP : Extraire l'information utile sur des supports variés
Des chercheurs américains de l'université du Texas Nord (UNT) ont synthétisé un alliage qui serait presque aussi résistant que le bouclier de Captain America.
1. Quel volume de cet alliage est nécessaire pour fabriquer une copie du bouclier de Captain America ?
2. Quel serait le prix à payer pour une telle copie ?
✔ APP : Extraire l'information utile sur des supports variés
Des chercheurs américains de l'université du Texas Nord (UNT) ont synthétisé un alliage qui serait presque aussi résistant que le bouclier de Captain America.
1. Quel volume de cet alliage est nécessaire pour fabriquer une copie du bouclier de Captain America ?
2. Quel serait le prix à payer pour une telle copie ?
Remarque
1 tonne = 1 000 kg.
Doc. 1
Bouclier de Captain America
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Bouclier de Captain America dans l'Univers Marvel :
- concepteur : Myron MacLAin ;
- composition : alliage de vibranium du Wakanda et d'acier ;
- dimensions : disque d'environ 76 cm de diamètre et 0,5 cm d'épaisseur ;
- masse : environ 5 kg.
Données
\rho_{\text {alliage}}=7\text{,}13 g/cm3 =7\:130 kg/m3 ;
| Élément | \bf{\text{Fe}} | \bf{\text{Mn}} | \bf{\text{Co}} | \bf{\text{Cr}} | \bf{\text{Si}} |
| Isotope majoritaire | \bf{_{26}^{56}\text{Fe}} | \bf{_{25}^{55}\text{Mn}} | \bf{_{27}^{52}\text{Co}} | \bf{_{24}^{52}\text{Cr}} | \bf{_{14}^{28}\text{Si}} |
| Prix juil. 2016 ($/t) | 57 | 1 600 | 25 000 | 7 100 | 1 600 |
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27Quelques ordres de grandeur
✔ MATH : Pratiquer le calcul numérique
Un être vivant est formé de nombreuses cellules qui contiennent une multitude de molécules, elles-mêmes sont composées d'atomes.
1. Comparer la taille d'une cellule et celle d'un atome.
2. En supposant que l'atome est sphérique, calculer le volume d'un atome.
3. En supposant qu'une cellule est un cube, calculer le volume d'une cellule.
4. Combien d'atomes peut-on aligner le long du côté d'une cellule ? En déduire le nombre d'atomes dans une cellule.
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28Copie d'élève à commenter
Proposer une justification pour chaque erreur relevée par le correcteur.
1.
L'atome de radon _{86}^{222}\text{Rn} contient 136 neutrons.
À justifier
2. m_{\text{atome}}=222 \times 1,67 \times 10^{-27} = 3,7074 \times 10^{-25}kg.
En grammes, cet atomepèse donc 3,7074 \times 10-22 g.
À justifier
2. m_{\text{atome}}=222 \times 1,67 \times 10^{-27} = 3,
En grammes, cet atome
3.
D'après le cours la masse de l'atome est presque égale à celle du noyau. C'est pour cela que le noyau est quasiment neutre comme l'atome.
4. Les isotopes du carbone sont \color{red}\xcancel{\color{black}_{13}^{6}\text{C}} et \color{red}\xcancel{\color{black}_{14}^{6}\text{C}}. Notation !
4. Les isotopes du carbone sont \color{red}\xcancel{\color{black}_{13}^{6}\text{C}} et \color{red}\xcancel{\color{black}_{14}^{6}\text{C}}. Notation !
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AIsotopes du carbone
✔ MOD : Connaître et déterminer la structure d'un atome
Le carbone est l'élément de numéro atomique 6. Il possède 3 isotopes naturels. Les isotopes à 6 et 7 neutrons sont stables. Le troisième isotope, qui possède 14 nucléons, est instable et est notamment utilisé pour dater des échantillons archéologiques.
1. Écrire la représentation symbolique des 3 isotopes naturels du carbone.
2. Combien d'électrons possèdent ces atomes ?
Le carbone est l'élément de numéro atomique 6. Il possède 3 isotopes naturels. Les isotopes à 6 et 7 neutrons sont stables. Le troisième isotope, qui possède 14 nucléons, est instable et est notamment utilisé pour dater des échantillons archéologiques.
1. Écrire la représentation symbolique des 3 isotopes naturels du carbone.
2. Combien d'électrons possèdent ces atomes ?
3. Calculer la masse du carbone 12.
4. Le plus gros diamant brut jamais découvert pèse 621{,}2 g. En supposant qu'il n'est composé que de carbone 12, calculer le nombre d'atomes de carbone dans ce diamant.
m(proton) = 1{,}673 \times 10^{-27} kg
m(neutron) = 1{,}675 \times 10^{-27} kg
4. Le plus gros diamant brut jamais découvert pèse 621{,}2 g. En supposant qu'il n'est composé que de carbone 12, calculer le nombre d'atomes de carbone dans ce diamant.
Données
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BÉtoile à neutron
✔ MATH : Pratiquer le calcul numérique
Certaines étoiles finissent leur vie en n'étant plus constituées que de neutrons (on parle d'étoiles à neutrons).
1. Calculer la masse volumique d'un nucléon puis d'un atome d'hydrogène ^1_1\text{H}. Commenter.
Certaines étoiles finissent leur vie en n'étant plus constituées que de neutrons (on parle d'étoiles à neutrons).
1. Calculer la masse volumique d'un nucléon puis d'un atome d'hydrogène ^1_1\text{H}. Commenter.
2. En considérant qu'une étoile à neutrons a une densité identique à celle de ses neutrons, calculer la masse d'un volume de 5 mL d'étoile à neutron (équivalent d'une cuillère à café).
Rayon de l'atome d'hydrogène : r_a = 5{,}3 \times 10^{-11} m
Rayon du noyau d'hydrogène : r_n= 1,2 \times 10^{-15} m
Volume d'une sphère de rayon r : V = \dfrac{4 \pi \cdot r^3}{3}
Données
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Oups, une coquille
j'ai une idée !
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YolèneÉmilieJean-PaulFatimaSarah