Histoire du modèle de l’atome Troisièmes collège Lamartine Hondschoote Physique Chapitre 4 Histoire du modèle de l’atome Mr Malfoy

Chapitre C04: Atomes et ions Je dois savoir: Constitution d’un atome et d’un ion Noms des principaux atomes et ions Les solutions ioniques L’atome est électriquement neutre

I Les atomes Rappel: La matière vivante est composée de cellules. Les cellules sont composées de molécules. Les molécules sont un assemblage d’atome. Notion de modèle Un modèle c’est une image construite par l’esprit qui permet de prévoir et interpréter les phénomènes réellement observés. Ne correspond pas toujours à la réalité. Évolue en fonction des découvertes et des besoins Historique du modèle de l’atome La manière dont l’homme se représente un atome (son modèle) a changé au cours de l’histoire (de 500 ans avant J.C. à nos jours.

A la fin du Vème siècle avant J.C. Démocrite et Leucipe A la fin du Vème siècle avant J.C. Les philosophes grecs Leucippe et Démocrite imaginent que la matière est constituée de particules indivisibles. En grec Atomos signifie indivisible, ce qui deviendra Atomes. Démocrite Leucippe

Aristote Aristote (384-322) affirme que la matière est constituée de quatre éléments: le feu, l’air, la terre et l’eau. L’idée de l’atome est abandonnée. Sa conception de la matière perdurera jusqu’au XIXème siècle!!! Aristote

Dalton Il faudra attendre 1810 et l’anglais John Dalton (1766-1844) pour voir réapparaître l’atome qu’il représente par des symboles et leur attribue une masse. Dalton

Thomson En 1881 le physicien Anglais J.J. Thomson ( 1856-1940) identifie l’électron. Ce qui lui vaudra le prix Nobel en 1906. Il propose alors un nouveau modèle pour l’atome. Thomson

Il propose un nouveau modèle pour l’atome. Ernest Rutherford Ernest Rutherford Découvre le noyau en 1911 Il propose un nouveau modèle pour l’atome. Ernest Rutherford

Niels Bohr Niels Bohr (1885-1962) perfectionne le modèle précédent en montrant que les électrons doivent occuper des trajectoires privilégiées. Il obtiendra le prix Nobel en 1922 Niels Bohr

Erwin Schrödinger En 1926 Schrödinger montre par calcul mathématique que l’on ne peut localiser l’électron avec précision, celui-ci doit être représenté par un nuage où il a une certaine probabilité de présence !! Ce travail lui vaudra le prix Nobel 1933. En attendant la suite !! Erwin Schrödinger

E. Ruska G.Binnig H. Rohrer Plus récemment, la construction du premier microscope électronique par l’Allemand E. Ruska et la découverte du premier microscope à effet Tunnel par l’Allemand G. Binnig et le suisse H. Rohrer leur vaudront le prix Nobel 1986. Avec le microscope à effet tunnel on peut enfin voir la surface de certains atomes. E. Ruska G. Binnig H. Rohrer Atomes d’un cristal de silicium

4) Modèle de l’atome en troisième Définition et composition d’un atome Toutes les substances (solides, liquides, gaz) sont constituées d’atomes. Un atome est constitué : d’un noyau chargé positivement d’électrons chargés négativement qui gravitent autour du noyau Charge d’un atome il y a autant de charges positives dans le noyau que d’électrons autour du noyau.  Un atome est électriquement neutre

Charge d’un atome (suite) On note Z le nombre de charges positives (et d’électrons). Chaque atome possède un nombre Z de charges différents.complète le tableau   Hydrogène Carbone Azote Oxygène symbole H C N O Nombre d’électrons 1 7 Nombre (Z) de charges positives 6 8 6 8 1 7   Aluminium Fer Cuivre Zinc symbole Al Fe Cu Zn Nombre d’électrons 13 29 Nombre (Z) de charges positives 26 30 30 26 29 13

Taille d’un atome et de ses constituants : Noyau   atome Un atome mesure environ 10-10m. Son noyau est 100000 fois plus petit (10-15 m). Si un atome mesurait la taille d’un terrain de football le noyau serait grand comme une tête d’épingle placée au centre. La matière est principalement constituée de vide !

Il existe environ un centaine d’élément regroupés dans la classification périodique des éléments : tableau périodique interactif

Les ions : I.1          Étude d’une étiquette d’eau minérale : On remarque que sur l’étiquette, les formules comportent des charges + et - : ce sont des ions. Ion Sodium : Na+ Ion Chlorure : Cl - Ion Calcium : Ca 2+ Ion Sulfate : SO4 2- Ion Potassium : K + Ion nitrate : NO3 - Ion Magnésium : Mg 2+

On peut faire plusieurs classements : Les ions positifs (cations) : ils ont perdu un ou plusieurs électrons Les ions négatifs(anions) : ils ont gagné un ou plusieurs électrons Les ions constitués d’un seul atome (monoatomiques) ou plusieurs atomes (poly atomiques) : dans ce cas c’est le groupement d’atomes qui gagne ou perd des électrons Na+ Ca 2+ K + Mg 2+ Cl - SO4 2- NO3 - CO3 2- Na+ Cl - Ca 2+ K + Mg 2+ SO4 2- NO3 - CO3 2- Un ion est un atome ou un groupement d’atomes qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons

Ca2+ I.2 Composition des ions Ions monoatomiques : Symbole de l’atome Charge de l’ion calcium Ca2+ Ion Ca2+ Cl- Na+ K+ Mg2+ Nombre de charges positives(Z)   20 17 11 19 12 Nombre d’électrons 20-2=18 charge +2 -1 conclusion Il a perdu 2 électrons 17+1=18 11-1=10 19-1=18 12-2=10 +1 +1 +2 Il a gagné 1 électrons Il a perdu 1 électrons Il a perdu 1 électrons Il a perdu 2 électrons

I.2 Composition des ions (suite) ions polyatomiques Charge de l’ion carbonate CO32- Un atome de carbone 3 atomes d’oxygène Ici l’ion carbonate a gagné deux électrons Exercice : pour les ions suivants donner le nombre d’atomes de chaque type, le nombre de charges de l’ion et le nombre d’électrons perdus ou gagnés : SO42-, NH4+, Al(OH)4 – Exercices 3,7,9,10,11 p 27-28

les solutions ioniques lorsque un ion est en solution on parle de solution ionique exemples de solutions ioniques : Ø      solution de chlorure de sodium (eau salée) : (Na+ + Cl-) Ø      Solution de sulfate de cuivre, (Cu2+ + SO42- ) Ø      Solution de chlorure d’aluminium : (3 Cl- + Al3+) Une solution ionique est elle chargée ? Dans une solution ionique le nombre de charges positives et négatives sont donc égaux Une solution ionique est électriquement neutre Remarque : certaines substances se dissolvent sans former d’ions (elles restent sous forme de molécules) c’est le cas du sucre par exemple. On parle alors quelquefois de solutions moléculaires.  Exercices : 4,16,21 p 27-28-29