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Physique-Chimie 2de

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28
Copie d'élève à commenter

Proposer une justification pour chaque erreur relevée par le correcteur.

1. L’atome de radon 86222Rn_{86}^{222}\text{Rn} contient 136 neutrons.
À justifier
2. matome=222×1,67×1027m_{\text{atome}}=222 \times 1,67 \times 10^{-27} = 3,7074 ×1025\times 10^{-25}kg.
En grammes, cet atome pèse donc 3,7074 ×\times 10-22 g.

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 136C\xcancel{_{13}^{6}\text{C}} et 146C\xcancel{_{14}^{6}\text{C}}. Notation !
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24
Vous prendrez bien un verre d’ions ?

APP : Extraire l'information utile sur des supports variés

L’eau que nous buvons n’est pas pure. Elle contient de nombreux ions.

Calcium Ca2+\bf{\text{Ca}^{2+}} 80 Bicarbonate HCO3\bf{\mathrm{HCO}_{3}^{-}} 360
Magnésium Mg2+\bf{\text{Mg}^{2+}} 26 Sulfate SO42\bf{\mathrm{SO}_{4}^{2-}} 14
Sodium Na+\bf{\text{Na}^{+}} 6,5 Chlorure Cl\bf{\text{Cl}^{-}} 10
Potassium K+\bf{\text{K}^{+}} 1 Nitrate NO3\bf{\mathrm{NO}_{3}^{-}} 3,8
Silice SiO2\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 2040Ca2+_{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.

Supplément numérique

Plus d'exercices bientôt disponibles !

Doc. 1
Bouclier de Captain America.

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.
D’après l’article « Captain America », wikipedia.org.

Bouclier de Captain America
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22
Construction 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.


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 ?


Données
  • Diamètre d’un ballon de basket : d ballon=(24,3±0,5)d_\text { ballon}=(24\text{,}3 \pm 0\text{,}5) cm ;
  • Rayon d’un noyau d’atome de carbone : rnoyau=2,8×1015r_{\text {noyau}}=2\text{,}8 \times 10^{-15} m ;
  • Rayon d’un atome de carbone : ratome=6,7×1011r_{\text {atome}}=6\text{,}7 \times 10^{-11} m.

Point maths : rappels pour les calculs de volumes

  • Volume d’un cube de côté c:V=c3c : V=c^{3} ;
  • Volument d’une sphère de rayon R:V=43πR3R : V=\dfrac{4}{3} \pi R^{3} ;
  • Volume d’un cylindre de rayon RR et de hauteur hh : V=πR2h. V=\pi R^{2} \cdot h.
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26
Le 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 ?
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Comprendre les attendus

25
La malachite

MOD : Connaître et déterminer la structure d'un noyau

La malachite est une pierre semi-précieuse de couleur verte. Sa formule chimique est Cu2CO3(OH)3.\text{Cu}_{2}\text{CO}_{3}(\text{OH})_{3}.
Cette pierre contient du cuivre dont les deux isotopes stables sont 2963Cu_{29}^{63}\text{Cu} et 2965Cu_{29}^{65}\text{Cu}.

La malachite


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 pts
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.
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21
Une devinette

MOD : Déterminer la structure d'un atome

Mon cortège électronique a une charge égale à 6,4×1019-6,4 \times 10^{-19} C alors que ma charge totale est nulle.
Mon noyau contient un neutron de plus que de protons.
Qui suis-je ?

Données (pour tous les exercices de la page)


  • Masse d’un neutron : mn=1,675×1027m_{n}=1\text{,}675 \times 10^{-27} kg ;
  • Masse d’un électron : me=9,109×1031 m_{\mathrm{e}}=9\text{,}109 \times 10^{-31} kg ;
  • Masse d’un proton : mp=1,673×1027 m_{p}=1\text{,}673 \times 10^{-27} kg ;
  • Charge élémentaire : e=1,60×1019e=1\text{,}60 \times 10^{-19} C.
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27
Quelques 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.

Quelques ordres de grandeur

Données


  • Formule de l’alliage : Fe42\text{Fe}_{42}Mn28\text{Mn}_{28}Co18\text{Co}_{18}Cr15\text{Cr}_{15}Si15\text{Si}_{15} ;
  • Masse volumique de l’alliage :
    ρalliage=7,13 \rho_{\text {alliage}}=7\text{,}13 g/cm3 =7130=7\:130 kg/m3 ;
  • Éléments composant l’alliage :

    Élément Fe\bf{\text{Fe}} Mn\bf{\text{Mn}} Co\bf{\text{Co}} Cr\bf{\text{Cr}} Si\bf{\text{Si}}
    Isotope majoritaire 2656Fe\bf{_{26}^{56}\text{Fe}} 2555Mn\bf{_{25}^{55}\text{Mn}} 2752Co\bf{_{27}^{52}\text{Co}} 2452Cr\bf{_{24}^{52}\text{Cr}} 1428Si\bf{_{14}^{28}\text{Si}}
    Prix juil. 2016 ($/t) 57 1 600 25 000 7 100 1 600

Remarque : 1 tonne = 1 000 kg.
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23
L’atome en QCM

MOD : Connaître et déterminer la structure d'un atome

Exercice à faire sans calculatrice. Pour chaque question, choisissez la ou les réponse(s) correcte(s).

1. Un atome de titane Ti\text{Ti} a un rayon de 140140 pm, ce qui est équivalent à :




2. Un atome de tantale a pour symbole 73181Ta_{73}^{181}\text{Ta}. Il a une masse environ égale à :




3. Un atome ayant une masse égale à 5,0×1026 5\text{,}0 \times 10^{-26} kg environ a un noyau qui contient :


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