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Physique-Chimie 1re

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ACTIVITÉ D'EXPLORATION


1
Du microscopique au macroscopique




Questions

Voir les réponses
1. Doc. 1 Comment la valeur de la force de Coulomb évolue-t-elle si la distance entre deux charges ponctuelles est divisée par deux ?

2. Doc. 2 Quelle est la valeur de la charge électrique portée par un ion chlorure ? Et celle portée par un ion sodium ?


3. Calculer la valeur de la force qui s’exerce entre deux ions chlorure proches puis entre un ion sodium et un ion chlorure voisins. Les comparer. (Charge élémentaire : e=1,6×1019e = 1\text{,}6 \times 10^{-19} C).

Doc. 2
Organisation des ions dans le cristal

Dans le solide, les ions chlorure Cl\text{Cl}^- et les ions sodium Na+\text{Na}^+ sont organisés dans un empilement périodique et symétrique. C’est un réseau cubique à faces centrées. Les ions chlorure occupent les sommets d’un cube d’arête aa, et le milieu de chacune des faces. Les ions sodium occupent le centre du cube et le centre de chacune des arêtes du cube. La distance entre un cation et un anion voisin est égale à a2.\dfrac a2 . La distance entre deux cations ou deux anions proches est égale à : a22.a \dfrac{\sqrt{2}}{2}.

Retrouvez plus d’informations sur les cristaux en Enseignement scientifique.

Supplément numérique

Retrouvez une simulation pour visualiser la force électrique qui s’applique sur un capteur placé à proximité d’une charge électrique positive ou négative.

Compétence

RAI/ANA : Faire le lien entre les modèles microscopiques et les grandeurs macroscopiques


Doc. 3
Le cristal de chlorure de sodium


 Le cristal de chlorure de sodium
En vert : l’ion chlorure. En bleu : l’ion sodium. Longueur de l’arête du cube : a=5,64×1010a=5\text{,}64 \times 10^{-10} m.

Le cristal de chlorure de sodium

Une coupelle contenant une solution aqueuse de chlorure de sodium saturée laisse apparaître après quelques jours de magnifi ques cristaux cubiques !

➜ Quelles propriétés des entités constituant le sel sont à l’origine de sa struture ?


Par intuition

Les cristaux ont-ils tous la même structure ?

Doc. 1
L’interaction électrostatique

Deux corps ponctuels A\text{A} et B\text{B}, portant des charges électriques respectives qAq_\text{A} et qBq_\text{B}, s’attirent ou se repoussent mutuellement avec des forces d’égales intensités, mais opposées vectoriellement.

L’attraction ou la répulsion qu’ils exercent l’un sur l’autre est :
  • proportionnelle à leurs charges qAq_\text{A} et qBq_\text{B} ;
  • inversement proportionnelle au carré de la distance dd qui les sépare.

La valeur de la force de Coulomb est donnée par la relation :

F=kqAqBd2F=k \cdot \dfrac{|q_{\mathrm{A}} \cdot q_{\mathrm{B}}|}{\mathrm{d}^{2}}

avec kk la constante de Coulomb (k=9,0×109k = 9\text{,}0 \times 10^{9} N·m2·C-2), F en newton (N), qAq_\text{A} et qBq_\text{B} en coulomb (C) et d\text{d} en m.

Synthèse de l'activité

Expliquer l’origine de la cohésion des solides ioniques.
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