Physique-Chimie 3e - Cahier d'activités - 2023
Nouveau manuel de Sciences et Technologie 6e
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Thème 1 : Organisation et transformations de la matière
Ch. 1
Les espèces chimiques et l'identification
Ch. 2
Les transformations chimiques
Ch. 3
Les états de la matière
Ch. 4
Les mélanges et la solubilité
Ch. 5
L'organisation de la matière dans l'Univers
Thème : 2 Mouvements et interactions
Ch. 6
La vitesse des systèmes
Ch. 7
Les nature des mouvements
Ch. 8
La modélisation des actions
Thème 3 : Énergie, transferts et conversions
Ch. 9
Les différentes formes d’énergie et les conversions
Ch. 10
Les circuits électriques et les lois
Ch. 11
La puissance électrique et la consommation
Thème 4 : Signaux pour observer et communiquer
Ch. 12
Les signaux lumineux et sonores
Annexes
Fiches méthodes
1 - Les espèces chimiques et l'identification
Activité documentaire
Développement durable
Les atomes
✔ Distinguer atomes, ions et molécules.
✔ Connaître la structure d'un atome et ses constituants.
✔ Connaître la structure d'un atome et ses constituants.
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Introduction
La matière est ce qui compose tout corps. Elle possède une masse et occupe un certain volume. Les philosophes grecs de l'Antiquité sont les premiers à avoir imaginé sa structure en supposant l'existence des atomes. Depuis, cette théorie a été validée et affinée par de nombreuses expériences scientifiques.
Problématique
Les atomes sont les constituants élémentaires de la matière. Mais de quoi sont-ils eux-mêmes composés ?
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Doc. 1Histoire du modèle de l'atome
| Textes | Images correspondantes | |||
|---|---|---|---|---|
| 1 | Au IVe siècle avant notre ère, Démocrite émet l'hypothèse que la matière est un ensemble formé de petits grains incassables. En grec ancien, átomos signifie « que l'on ne peut pas casser ». Dans ce modèle, les atomes sont considérés comme éternels, pleins et possèdent chacun leur propre forme qui peut être très variée. |  | ||
| 2 | Il faut attendre 1805 pour que la théorie de Démocrite soit reprise par John Dalton, qui modélise alors l'atome comme une sphère, pleine, incassable et électriquement neutre. |  | ||
| 3 | En 1875, William Crookes réalise une expérience qui prouve que des particules à l'intérieur des atomes peuvent être extraites et qu'elles sont porteuses d'une charge électrique négative : les électrons. Suite à cette découverte, Joseph John Thomson propose en 1905 un nouveau modèle, le plum pudding ! Dans ce modèle, l'atome est sphérique, plein et électriquement neutre ; cette sphère, chargée positivement, contient des électrons, chargés négativement. |  | ||
| 4 | En 1911, Ernest Rutherford met en évidence expérimentalement que l'essentiel de l'atome est vide et que toute sa masse se concentre en son centre. Il distingue alors deux parties :
|  | ||
| 5 | Dans la décennie qui suit, de nombreux laboratoires à travers le monde réalisent des expériences mettant en évidence l'existence de particules constituant le noyau, les nucléons. Ils en distinguent deux variétés :
|  |
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Doc. 2Atomes de carbone
Les physiciens et les chimistes utilisent le numéro atomique Z pour distinguer les atomes. Ce numéro atomique correspond au nombre de protons dans le noyau.
Par exemple, l'atome de carbone \mathrm{C} le plus courant possède 6 protons et 6 neutrons (soit 12 nucléons). Cet atome est appelé carbone 12. En revanche, lorsqu'il s'agit du carbone 14, le noyau contient 6 protons et 8 neutrons (c'est-à-dire 14 nucléons).
Dans les deux cas, le numéro atomique Z est toujours le même et correspond à Z=6.
Par exemple, l'atome de carbone \mathrm{C} le plus courant possède 6 protons et 6 neutrons (soit 12 nucléons). Cet atome est appelé carbone 12. En revanche, lorsqu'il s'agit du carbone 14, le noyau contient 6 protons et 8 neutrons (c'est-à-dire 14 nucléons).
Dans les deux cas, le numéro atomique Z est toujours le même et correspond à Z=6.
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Doc. 3Tuiles solaires au silicium
Produire de l'énergie électrique sans émettre de dioxyde de carbone \mathrm{CO}_2 est devenu un enjeu majeur pour lutter contre le changement climatique ! Les panneaux photovoltaïques, que l'on rencontre très souvent sur les toitures, céderont peut-être un jour la place aux tuiles solaires. Plus esthétiques que des panneaux traditionnels, les tuiles solaires qui sont composées de cellules photovoltaïques s'intègrent mieux aux édifices et aux règles d'urbanisme.
Le silicium, de symbole \mathrm{Si}, est l'un des composants majeurs des technologies nécessaires à la fabrication des cellules photovoltaïques de ces tuiles solaires. Son numéro atomique Z est égal à 14.
Le silicium, de symbole \mathrm{Si}, est l'un des composants majeurs des technologies nécessaires à la fabrication des cellules photovoltaïques de ces tuiles solaires. Son numéro atomique Z est égal à 14.
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Le diamètre d'un atome est de l'ordre de 10-10 m tandis que celui de son noyau est de l'ordre de 10-15 m. Si un noyau était aussi large qu'un grain de riz, alors l'atome serait aussi grand que le Stade de France !
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Questions
1. Dans le , attribuer à chaque schéma le numéro du paragraphe qui lui correspond.
2. Compléter la phrase suivante expliquant comment est assurée la neutralité de l'atome de silicium \mathrm{Si}.
2. Compléter la phrase suivante expliquant comment est assurée la neutralité de l'atome de silicium \mathrm{Si}.
L'atome de silicium \mathrm{Si} étant électriquement , il doit posséder autant de charges négatives, portées par les , que de charges positives dans son , portées par les protons.
3. À l'aide du Doc. 1, légender le schéma ci-dessous correspondant au modèle d'un atome de silicium \mathrm{Si}.
| Numéro atomique | |
|---|---|
| Nombre de protons | |
| Nombre de neutrons | |
| Nombre de nucléons | |
| Nombre d'électrons |
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