12 octobre 2004

1^ère partie : restitution du cours

Exercice 1
Que savez-vous sur les atomes, leurs tailles, leur composition ?

Exercice 2
Que savez-vous sur les molécules ?

Exercice 3
Que savez-vous sur les ions ?

2^ème partie : application directe du cours

Exercice 4
Soit l’atome d’aluminium (Al ; Z=13). 
1)   Que représente Z ?
2)   Quels sont les constituants de l’atome d'aluminium; quelles sont leurs charges électriques ?
3)   Dessinez le modèle planétaire de l’atome d'aluminium.
4)   L’ion aluminium a pour symbole Al ³⁺. Dessinez le modèle planétaire de l’ion aluminium.

Exercice 5
L’atome d’argent a pour symbole Ag et pour numéro atomique Z=47.
1)   Quelle est la charge électrique portée par le noyau de l’atome d’argent ?
2)   L’ion argent a pour formule chimique Ag⁺. Que signifie, par rapport à l’atome, ce symbole Ag⁺ ?
3)   Quelle est la charge portée par le noyau de l’ion argent ?

Exercice 6
Le noyau de l’atome de zinc, de symbole Zn, porte, dans son état normal, 30 charges positives. Un ion formé à partir de cet atome présente 28 électrons.
1)   Combien d’électrons possède l’atome de zinc dans son état normal, pourquoi ?
2)   Combien de charges positives trouve-t-on dans le noyau de l’ion zinc ? Pourquoi ?
3)   Écrivez le symbole chimique de l’ion zinc.

Exercice 7
1)   Le glucose est un sucre de formule C₆ H₁₂ O₆ . Donnez le nombre et le nom de chacun des atomes qui constitue cette molécule.
2)   Le glucose est-il un corps pur ? simple ? composé ? un mélange ? Justifiez.

3^ème partie : exercices

Exercice 8
Quelle est la longueur correspondant à un million d'atomes de cuivre de diamètre 0,26 nm, placés côte à côte (résultat à donner en mètres) ?

Exercice 9
Une feuille d’aluminium a 0,0015 mm d’épaisseur. Chaque atome est représenté par une sphère de 0,3 nm de diamètre.
Combien y a-t-il d'atomes d'aluminium dans cette épaisseur en supposant qu'ils soient disposés les uns sur les autres ?

Exercice 10
Le rayon atomique de l’atome d’aluminium vaut 1,18 x 10^-10 m, celui de l’atome de zinc vaut 125 x 10^-12 m ; celui de l’atome d'étain est de 14,1 x 10^-8 mm.
1) Exprimez ces rayons atomiques en millimètre.
2) Classez ces trois atomes par taille croissante. 

Exercice 11
Les masses des atomes d’aluminium, de cuivre et d'étain valent respectivement 4,48 x 10^-26 kg, 1,05 x 10^-22 g et 19,71 x 10^-20 mg.
1) Exprimez ces masses atomiques avec la même unité de masse (en kg).
2) Classez ces masses par ordre croissant.

Exercice 12
1)   La masse d’un atome aluminium est 4,5 x 10^-26 kg. Sachant que dans cet atome il y a 13 électrons, chacun de masse 9,1 x 10^-31 kg, calculez la masse du nuage électronique.
2)   Comparez la masse du nuage électronique à celle de l’atome.

Barème indicatif :
Exercices 1, 2, 3 à 4 points chaque                                  12 points
Exercices 4, 5, 6, 7 à 3 points chaque                              12 points
Exercices 8, 9,10, 11 à 3 points chaque                           12 points
Exercice 12 à 4 points                                                      04 points
                                                                                   Total sur 40 ramenés à 20

CORRECTION

Exercice 1
Que savez-vous sur les atomes, leurs tailles, leur composition ?

L'atome est le plus petit constituant de la matière. Toute la matière, qu'elle soit solide, liquide, gazeuse, est formée d'atomes. Les atomes sont très petits. Il y a 105 atomes naturels, dont la taille est voisine de 10^-10 mètres. Chaque atome est constitué d'un noyau constitué de protons positifs séparés par des neutrons (neutres) ; autour du noyau gravitent, en un nuage, les électrons négatifs.

Exercice 2
Que savez-vous sur les molécules ?

Une molécule est constituée d'atomes. Les atomes s'associent dans une molécule pour mettre des électrons en commun afin de saturer leurs dernières couches électroniques. 
Exemple : la molécule d'eau : H-O-H

Exercice 3
Que savez-vous sur les ions ?

Un ion est atome ou un groupe d'atomes qui a gagné, ou qui a perdu, un ou plusieurs électrons. Une perte d'électron(s), donc une perte de charge négatives, donne naissance à un cation (ion positif), et un gain d'électron(s), donc un gain de charges négatives, donne naissance à un anion (ion négatif).

2^ème partie : application directe du cours

Exercice 4
Soit l’atome d’aluminium (Al ; Z=13). 
1)   Que représente Z ?
2)   Quels sont les constituants de l’atome d'aluminium; quelles sont leurs charges électriques ?
3)   Dessinez le modèle planétaire de l’atome d'aluminium
4)   L’ion aluminium a pour symbole Al ³⁺. Dessinez le modèle planétaire de l’ion aluminium.

1) Z représente le numéro atomique, c'est à dire le nombre de protons dans le noyau.
2) L'atome d'aluminium possède un noyau avec 13 protons (positifs) et 13 électrons (négatifs) gravitent autour du noyau.
3) 
 
4)
   

Exercice 5
L’atome d’argent a pour symbole Ag et pour numéro atomique Z=47.
1)   Quelle est la charge électrique portée par le noyau de l’atome d’argent ?
2)   L’ion argent a pour formule chimique Ag⁺. Que signifie, par rapport à l’atome, ce symbole Ag⁺ ?
3)   Quelle est la charge portée par le noyau de l’ion argent ?

1) Il y a 47 protons, donc 47 charges positives dans le noyau.
2) Il y a eu perte d'une charge négative, donc d'un électron.
3) Le nombre de protons dans le noyau n'a pas varié ; il y a toujours 47 charges positives.

Exercice 6
Le noyau de l’atome de zinc, de symbole Zn, porte, dans son état normal, 30 charges positives. Un ion formé à partir de cet atome présente 28 électrons.
1)   Combien d’électrons possède l’atome de zinc dans son état normal, pourquoi ?
2)   Combien de charges positives trouve-t-on dans le noyau de l’ion zinc ? Pourquoi ?
3)   Écrivez le symbole chimique de l’ion zinc.

1) Dans son état normal un atome est électriquement neutre ; il y a autant de charges négatives que de charges positives. Il y a donc 30 électrons (30 charges négatives).
2) Un ion résulte d'un gain ou d'une perte d'électrons ; le nombre de protons dans le noyau ne change pas. Il y a donc toujours 30 charges positives.
3) Il y a eu perte de 2 électrons, donc de 2 charges négatives. L'ion est donc Zn ²⁺

Exercice 7
1)   Le glucose est un sucre de formule C₆ H₁₂ O₆ . Donnez le nombre et le nom de chacun des atomes qui constitue cette molécule.
2)   Le glucose est-il un corps pur ? simple ? composé ? un mélange ? Justifiez.

1) La molécule se compose de 6 atomes de carbone, de 12 atomes d'hydrogène, de 6 atomes d'oxygène.
2) Le glucose a une formule chimique, c'est un corps pur. Il est constitué de 3 classes d'atomes, c'est un corps pur composé.

3^ème partie : exercices

Exercice 8
Quelle est la longueur correspondant à un million d'atomes de cuivre de diamètre 0,26 nm, placés côte à côte (résultat à donner en mètres) ?

Longueur totale = longueur d’1 atome x nombre d’atomes

L = 0,26 nm x 1 000 000 = 0,26 x 10⁶ nm = 0,26 x 10⁶ x 10^-9 m = 0,26 x 10^-3 m = 2,6 x 10^-4 m = 0,26 mm  

Exercice 9
Une feuille d’aluminium a 0,0015 mm d’épaisseur. Chaque atome est représenté par une sphère de 0,3 nm de diamètre.
Combien y a-t-il d'atomes d'aluminium dans cette épaisseur en supposant qu'ils soient disposés les uns sur les autres ?

épaisseur = 0,0015 mm = 0,0015 x 10^-3 m = 1,5 x 10^-3 x 10^-3 m = 1,5 x 10^-6 m

diamètre = 0,3 nm = 0,3 x 10^-9 m = ( 3 x 10^-10 m ) 

épaisseur totale = épaisseur d’1 atome x nombre d’atomes

donc

nombre d’atomes = épaisseur totale / épaisseur d’1 atome

N = 1,5 x 10^-6 m / 3 x 10^-10 m = 0,5 x 10⁴ atomes = 5 x 10³ atomes (= 5 000 atomes)

Exercice 10
Le rayon atomique de l’atome d’aluminium vaut 1,18 x 10^-10 m, celui de l’atome de zinc vaut 125 x 10^-12 m ; celui de l’atome d'étain est de 14,1 x 10^-8 mm.
1) Exprimez ces rayons atomiques en millimètre.
2) Classez ces trois atomes par taille croissante. 

1) Aluminium = 1,18 x 10^-10  x 10³ mm = 1,18 x 10^-7 mm

     Zinc = 12500 x 10^-12cm = 1,25 x 10⁴ x 10^-12cm = 1,25 x 10⁴ x 10^-12 x 10 mm = 1,25 x 10^-7mm

     Étain = 14,1 x 10^-8 mm = 1,41 x 10^-7 mm 

2) aluminium < zinc < étain

Exercice 11
Les masses des atomes d’aluminium, de cuivre et d'étain valent respectivement 4,48 x 10^-26 kg, 1,05 x 10^-22 g et 19,71 x 10^-20 mg.
1) Exprimez ces masses atomiques avec la même unité de masse (en kg).
2) Classez ces masses par ordre croissant.

1) Aluminium = 4,48 x 10^-26 kg

    Cuivre = 1,05 x 10^-22 g = 1,05 x 10^-22 x 10^-3 kg = 1,05 x 10^-25 kg = 10,5 x 10^-26 kg

    Étain = 19,71 x 10^-20 mg = 19,71 x 10^-20 x 10^-6 kg = 19,71 x 10^-26 kg  

2) Aluminium < Cuivre < Étain

Exercice 12
1)   La masse d’un atome aluminium est 4,5 x 10^-26 kg. Sachant que dans cet atome il y a 13 électrons, chacun de masse 9,1 x 10^-31 kg, calculez la masse du nuage électronique.
2)   Comparez la masse du nuage électronique à celle de l’atome.

1) La masse du nuage électronique est égale à :

     m(nuage) = masse d'1 électron x nombre d'électrons
     m(nuage) = 9,1 x 10^-31 kg x 13 = 118,3 x 10^-31 kg = 1,18 x 10^-29 kg

2) La masse du nuage électronique est donc 1,18 x 10^-29 kg / 4,5 x 10^-26 kg = 1,18 x 10^-29  / 4 500x 10^-29 

    =  1,18  / 4 500 environ égale à 1 / 4 500  .  La masse du nuage électronique est 4 500 fois plus petite que
    la masse de l'atome. Toute la masse de l'atome est concentrée dans le noyau.