La matière et l’énergie Les éléments – Sciences 8e

Les éléments Les particules des matières qui nous entourent et qui nous composent sont faites d’atomes. On peut comparer des atomes aux lettres de l’alphabet. Ces dernières forment des mots lorsqu’on les regroupe et les atomes font de même : une fois regroupés, ils composent des formes vivantes (ex: humains) et non vivantes (ex: du fer).

Dans ce thème, tu verras qu’il existe 90 atomes stables que l’on appelle éléments. On classe ces derniers dans le tableau périodique. Les atomes se rassemblent pour former des molécules. Tout ce qui nous entoure est composé de molécules.

Ras 4.10 Reconnaître l’atome en tant que plus petite unité structurale de la matière Quand tu regardes autour de toi, tout ce que tu vois est fait de petites particules invisibles à l’œil nu, appelées atomes. Les atomes peuvent se combiner de maintes façons dans le but de créer des molécules. Ex: une molécule d’eau est composée de deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène.

La théorie atomique Toute matière est composée de minuscules particules appelées atomes. Les atomes sont eux-mêmes formés de particules encore plus petites : les protons, les neutrons et les électrons. Les atomes se distinguent les uns des autres selon la quantité de protons, de neutrons et d’électrons qui les compose. L’ensemble des atomes qui ont le même nombre de protons porte le nom d’éléments. Les atomes se combinent pour former des molécules.

Ras 4.9 Reconnaître qu’on a identifié environ 100 éléments différents qui sont à la base de toute matière On appelle élément l’ensemble des atomes qui possèdent le même nombre de protons. Le nombre de protons détermine donc l’élément. Le tableau périodique contient tous les éléments naturels et artificiels connus. Ce tableau renferme les ingrédients de la matière présente sur la Terre et dans l’Univers. Dans le tableau périodique, les éléments sont classés selon l’axe horizontal et l’axe vertical. Horizontal = le nombre de protons. Vertical = la famille ou le groupe

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Les éléments sont des briques qui permettent de construire l’Univers. Ras4.11 Déduire que les atomes d’un même élément sont semblables mais différents des atomes des autres éléments Les éléments sont des briques qui permettent de construire l’Univers. On a identifié environ 100 éléments différents qui sont à la base de toute matière. 92 à l’état naturel, 110 au total

Classification des éléments Tableau périodique Dimitri Ivanovitch Mendeleïev en 1869

Les éléments chimiques à la base de la matière Chaque élément est classé en ordre croissant par rapport à sa masse atomique. Chaque élément est classé par groupe (colonne) qu’on appelle aussi famille. Les éléments d’une même famille possèdent des propriétés semblables **Toute matière est composée d’un ou de plusieurs atomes**

Vinaigre (Acide acétique) Exemples Eau H2O Sucre-glucose C6H12O6 Gaz Carbonique CO2 Sel de table (NaCl) Vinaigre (Acide acétique) CH3COOH

La matière est composée d’atomes

Hydrogène Est l’élément le plus simple Est l’élément le plus léger Si on remplissait une piscine olympique avec de l’hydrogène, la masse totale ne serait que d’environ 1 kg Est très explosif À l’état liquide, on s’en sert comme carburant pour les fusées

Oxygène Élément contenu dans l’air et dans l’eau. Est sous forme gazeuse. Possède une masse 16 fois plus grande que l’hydrogène

Carbone Élément contenu dans la plupart des carburants (propane, essence), le diamant et le graphite (bâton de hockey) Est sous la forme solide à l’état naturel. Possède une masse 12 fois plus grande que l’hydrogène

Tableau périodique Les éléments sont aussi classés selon leurs propriétés Les éléments qui possèdent les mêmes propriétés sont placés dans la même colonne dans le tableau périodique Un colonne se nomme groupe ou famille Métaux très réactifs (Alcalins ou Alcalino- terreux), non-métaux réactifs (Halogènes) et gaz internes (Gaz rares)

Métaux réactifs Englobe la première et deuxième colonne du tableau périodique (sauf l’hydrogène) La famille des alcalins (1ère colonne) Lithium (Li), Sodium (Na), Potassium (K), Rubidium (Rb), Césium (Cs) et Francium (Fr) La famille des alcalino-terreux (2e colonne) Béryllium (Be), Magnésium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr), Baryum (Ba) et Radium (Ra)

Alcalins 1ère colonne du tableau périodique Lithium (Li), Sodium (Na), Potassium (K), Rubidium (Rb), Césium (Cs) et Francium (Fr) Métaux qui sont mous Très explosifs au contact de l’eau Se lient avec des non-métaux comme les halogènes pour former des composés neutres Exemple: NaCl (sel de table)

Alcalino-terreux 2e colonne du tableau périodique Béryllium (Be), Magnésium (Mg), Calcium (Ca), Strontium (Sr), Baryum (Ba) et Radium (Ra) Métaux moins réactifs que les alcalins Métaux plus dures que les alcalins

Non-métaux réactifs L’avant-dernière colonne du tableau périodique Fluor (F), Chlore (Cl), Brome (Br), Iode (I) et Astate (As) On les appelle les halogènes Sont à l’état gazeux sauf l’Astate qui est à l’état liquide Se lient principalement avec les alcalins et les alcalino-terreux pour former des composés

Gaz inerte La dernière colonne du tableau périodique Hélium (He), Néon (Ne), Argon (Ar), Krypton (Kr), Xénon (Xe) et Radon (Rd) On les appelle aussi les gaz rares Possèdent la distribution des électrons la plus stable Ce sont les éléments les plus stables du tableau périodique

La matière et l’énergie Énergie : thermique et lumière

Ras 5.37 Associer l’énergie thermique à un mouvement désordonné de molécules La température est une propriété de la matière qui joue un rôle important dans nos vies. Comme exemple, la température extérieure influence la façon de nous habiller et les activités que nous ferons. De plus, la température est aussi utile par rapport à notre alimentation (cuire ou conserver des aliments) Enfin, notre température corporelle nous avertit quand nous sommes malades (fièvre)

Qu’est-ce que la température? La température d’une substance ou d’un objet est la mesure de l’état plus ou moins chaud de cette substance ou de cet objet. L’état plus ou moins chaud d’une substance ou d’un objet dépend du mouvement des particules (atomes ou molécules) qui composent cette substance ou cet objet. En effet, plus les particules sont agitées et bougent rapidement, plus la température est élevée.

Ras 5.37 et Ras 5.38 Comprendre que les atomes et les molécules sont constamment en mouvement Les particules qui composent la matière sont toujours en mouvement. Dans les solides, les particules ne se déplacent pas, mais elles vibrent sur place. Dans les liquides, les particules bougent plus facilement. Exemple : Dans un verre d’eau, les particules bougent alors que dans un glaçon, elles sont presque immobiles.

C’est en raison de la vitesse des particules que l’eau liquide d’un verre est plus chaude que l’eau des glaçons. Il est pratiquement impossible de mesurer la vitesse des particules de la matière, car celles-ci sont trop petites et se déplacent trop vite. Par contre, la température d’une substance donne un bon indice de la vitesse du mouvement de ses particules.

** Faire également la lecture des pages 194 et 195 – Ras 5.37 et Ras 5.38 Comprendre que les atomes et les molécules sont constamment en mouvement ** Faire également la lecture des pages 194 et 195 – Exploration A

Ras 5.44 Reconnaître la lumière en tant que transfert d’énergie Au centre de notre système solaire, il y a une grosse boule de gaz : le Soleil. Cette étoile transmet une grande quantité d’énergie sous forme de rayonnements de toutes sortes. Une de ces formes te permet de voir les objets qui t’entourent : la lumière solaire.

La lumière solaire est essentielle à la vie sur Terre, car elle est absorbée par les plantes (photosynthèse). La grande source de lumière naturelle est le Soleil. Cependant, la Terre absorbe environ la moitié de la lumière solaire qu’elle reçoit.

Ras 4.26 Décrire la nature et la propagation de la lumière La lumière est une forme d’énergie. Nature (origine) : naturelle ou artificielle. Le Soleil est la principale source de lumière naturelle. L’être humain est capable de fabriquer des sources de lumière artificielle (ex: ampoules). Propagation La lumière voyage en ligne droite à partir de sa source.

Ras 5.46 Comparer les propriétés de la lumière aux autres types de radiations électromagnétiques Dans ce thème, tu as appris que le Soleil est la plus grande source de lumière sur la Terre. Cependant, la lumière solaire ne se compose pas seulement de la lumière visible. Le rayonnement infrarouge Tu peux ressentir le rayonnement infrarouge quand tu approches ta main d’une tasse de chocolat chaud. Tout objet plus chaud que son environnement émet des rayons infrarouges (détecteur d’antivol).

Les ondes radioélectriques Les ondes radioélectriques sont plus longues que celles infrarouges (elles voyagent plus loin). Ex: micro-ondes (utilisées avec les fours à micro- ondes, radars et satellites). La plupart des ondes radioélectriques sont sans danger et te traversent en ce moment même.

Le rayonnement ultraviolet Ce rayonnement est extrêmement énergétique. Il cause le bronzage, ce qui est une façon de protéger la peau contre les ondes ultraviolettes. Ces rayons peuvent endommager la cornée (surface de l’oeil) et entrainer une perte de la vision. Au cours des dernières années, de plus en plus de rayonnements ultraviolets se rendent à la surface de la Terre en raison du rétrécissement de la couche d’ozone.

Les rayons X Ces rayons X sont très pénétrants et extrêmement énergétiques. Les rayons X passent facilement à travers des tissus comme la peau et les muscles, mais ils sont absorbés par les os. Les rayons gamma Ces rayons ont la plus grande énergie . Les rayons gamma sont le résultat des réactions nucléaires et ils peuvent tuer des cellules. On utilise les rayons gamma d’une façon positive lorsque l’on traite certains cancers (radiothérapie).

Ras 4.27 Lier la lumière du Soleil au spectre des couleurs À une certaine époque, les gens croyaient que la couleur était quelque chose ajoutée à la lumière. Lorsque la lumière blanche est réfractée en différentes couleurs, on appelle cela un spectre. Dans le cas de la lumière du Soleil, les couleurs passent du rouge à orangé, à jaune, à vert, à bleu, à indigo et à violet (arc-en-ciel) = spectre solaire.

Spectre de couleurs

Ras 4,28 et Ras 5.48 La couleur et la lumière Lire les pages Exploration A – P. 352 et P.353

Ras 4.29 Expliquer le comportement de la lumière en terme de réflexion, de réfraction et d’absorption Réflexion Quand un rayon de lumière rencontre un objet, il rebondit sur l'objet, comme une balle sur un mur. On dit que le rayon lumineux est réfléchi. Si la réflexion se fait sur une surface plane, on peut prévoir la trajectoire de la lumière après le rebond.

Par contre, après la réflexion sur une surface non plane, la lumière est diffusée dans toutes les directions. On peut facilement mettre en évidence la réflexion en utilisant une montre pour réfléchir la lumière. On peut alors choisir la direction des rayons lumineux en inclinant plus ou moins la montre. Ce phénomène de réflexion nous permet de voir notre propre image dans un miroir. On l’utilise également pour voir en dehors de notre champ de vision (ex: rétroviseurs des automobiles). http://www.espace-sciences.org/archives/science/17207.html

Réfraction C'est la propriété qu'a la lumière de changer de direction lorsqu'elle passe d'un milieu à un autre (air à l’eau). On peut facilement mettre en évidence la réfraction en observant une paille dans un verre d'eau. On a l'impression que la paille est cassée au niveau de la surface. En fait, la lumière que renvoie la paille vers nos yeux traverse deux milieux différents : l'eau et l'air. C'est le même phénomène de réfraction de la lumière qui nous fait voir nos jambes plus petites et déformées quand nous sommes dans la mer ou dans la piscine. http://www.espace-sciences.org/archives/science/17201.html

Absorption Les surfaces de couleur sombre (ex: noir) absorbent beaucoup de lumière. De plus, elles transforment l’énergie de la lumière en chaleur. Les surfaces lisses et claires (ex: un mur blanc ou un miroir) absorbent seulement une petite partie de la lumière. Les surfaces transparentes absorbent pratiquement pas de lumière, car cette dernière passe au travers. Les surfaces translucides est lorsque la lumière passe au travers, mais qu’on ne voit pas de l’autre côté. Une partie de la lumière est donc bloquée.