Physique-Chimie 1re Spécialité

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1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Composition chimique d'un système
Ch. 2
Composition chimique des solutions
Ch. 3
Évolution d'un système chimique
Ch. 4
Réactions d'oxydoréduction
Ch. 5
Détermination d'une quantité de matière par titrage
Livret Bac : Thème 1
Ch. 6
De la structure à la polarité d'une entité
Ch. 8
Structure des entités organiques
Ch. 9
Synthèse d'espèces chimiques organiques
Ch. 10
Conversions d'énergie au cours d'une combustion
Livret Bac : Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Modélisation d'interactions fondamentales
Ch. 12
Description d'un fluide au repos
Ch. 13
Mouvement d'un système
Livret Bac : Thème 2
3. L'énergie, conversions et transferts
Ch. 14
Études énergétiques en électricité
Ch. 15
Études énergétiques en mécanique
Livret Bac : Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 16
Ondes mécaniques
Ch. 17
Images et couleurs
Ch. 18
Modèles ondulatoire et particulaire de la lumière
Livret Bac : Thème 4
Méthode
Fiches méthode
Fiche méthode compétences
Annexes
Chapitre 7
Activité 1 - Activité d'exploration

Du microscopique au macroscopique

11 professeurs ont participé à cette page
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Problématique de l'activité
Une coupelle contenant une solution aqueuse de chlorure de sodium saturée laisse apparaître après quelques jours de magnifiques cristaux cubiques !

Quelles propriétés des entités constituant le sel sont à l'origine de sa structure ?
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Par intuition

Les cristaux ont-ils tous la même structure ?
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Doc. 1
L'interaction électrostatique

Deux corps ponctuels \text{A} et \text{B}, portant des charges électriques respectives q_\text{A} et q_\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 q_\text{A} et q_\text{B} ;
  • inversement proportionnelle au carré de la distance d qui les sépare.

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

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

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

Retrouvez pour visualiser la force électrique qui s'applique sur un capteur placé à proximité d'une charge électrique positive ou négative.
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Doc. 2
Organisation des ions dans le cristal

Dans le solide, les ions chlorure \text{Cl}^- et les ions sodium \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 a, 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 \dfrac a2 . La distance entre deux cations ou deux anions proches est égale à : a \dfrac{\sqrt{2}}{2}.

Retrouvez plus d'informations sur .
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Doc. 3
Le cristal de chlorure de sodium

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En vert : l'ion chlorure. En bleu : l'ion sodium. Longueur de l'arête du cube : a=5\text{,}64 \times 10^{-10} m.
Placeholder pour Le cristal de chlorure de sodiumLe cristal de chlorure de sodium
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Questions
Compétence(s)
RAI/ANA : Faire le lien entre les modèles microscopiques et les grandeurs macroscopiques

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\text{,}6 \times 10^{-19} C).
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Synthèse de l'activité
Expliquer l'origine de la cohésion des solides ioniques.
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