Compo 1er Sem PC 2L-2016/2017
Lycée de Thiaroye/ Niveau : Année scolaire : 2016-2017
2ndeL Durée: 02H
COMPOSITION DE SCIENCES PHYSIQUES 1ER SEMESTRE
La clarté, la précision de l’explication ainsi que l’orthographe rentrent en compte dans la notation de la copie
EXERCICE 1
Lire attentivement le texte ci-dessous, extrait de l’article « MENDELEIEV, un tableau de maître » de François Persuy et Olivier Nauze, paru dans le Science et Vie Junior N°25 d’avril 1991.
Ce n’est qu’une fois établi, à coup d’expériences astucieuses, que notre mystérieux atome peut être représenté comme un cortège d’électrons gravitant autour d’un noyau composé de protons et de neutrons que tout va s’éclairer... Au moins provisoirement !
Le fameux poids atomique, péniblement mesuré par les chimistes du siècle précédent, est simplement déterminé par le nombre de neutrons et de protons qui habitent dans le noyau. Beaucoup plus légers que les autres composants, les électrons peuvent être négligés dans le calcul de la masse des atomes. Comme un proton pèse à peu près autant qu’un neutron, on ne tient compte que du total. Les scientifiques ont enfin mis la main sur le nombre de masse A : c’est le nombre de protons et de neutrons qui composent un noyau. Puisque celui de l’hydrogène est constitué d’un unique proton, le poids atomique de cet élément est 1, comme l’avait arbitrairement décidé les chimistes du CICe e siècle. Ensuite, chaque atome, sauf s’il lui arrive des bricoles, est électriquement neutre. Les neutrons étant, comme leur nom l’indique, dépourvus de charge électrique, les protons chargés positivement et les électrons chargés négativement doivent être en nombre égal pour aboutir à un équilibre. Ce nombre de charge Z n’est autre que le numéro d’ordre dans la classification périodique ! L’hydrogène, dont le noyau n’a qu’un unique proton à se mettre sous la dent (A=Z=1), est le premier élément du tableau. A l’opposé, le dossard n°92, l’uranium, possède un joli compte en banque : 92 protons (pour 146 neutrons) et 92 électrons (le tout pour l’uranium le plus courant, l’uranium 238). A chaque élément chimique correspond un nombre de charge et vice versa.
En réalité, les chimistes se fichent pas mal du noyau des atomes et du nombre de protons. Ils préfèrent s’intéresser aux électrons, car c’est grâce à eux, par l’intermédiaire de ces petits ambassadeurs de l’atome, que les éléments se combinent et s’assemblent. Prenez cette image fausse, mais bien pratique, dans laquelle on les imagine gravitant autour du noyau comme des bolides, répartis sur plusieurs «couches» ou niveaux d’énergie. Les places sont comptées, et il vaut mieux réserver. La première couche ne peut accueillir plus de deux électrons ; la deuxième, huit ; la troisième, dix-huit... jusqu’à la septième couche pour des atomes de plus de 86 électrons. La question essentielle pour comprendre le comportement d’un élément, c’est finalement de savoir combien d’électrons gravitent sur sa dernière couche. Toutes les propriétés chimiques de l’atome en découlent.
1. Comment est représenté un atome ?
2. Donner la composition du noyau de l’atome.
3. Que font les électrons autour du noyau ?
4. Qu’est-ce que le poids atomique ? Donner son autre nom et son symbole.
5. Pourquoi considère-t-on la masse de l’atome égale à celle de son noyau ?
6. Quelles sont les signes des charges du neutron, du proton et de l’électron ?
7. En déduire le signe de la charge du noyau.
8. Qu’est-ce qui caractérise l’atome du point de vue électrique ? Justifier.
9. Qu’appelle-t-on nombre de charges Z ? A quoi sert-il ?
10. Déduire des questions précédentes, le nombre de masse A et le nombre de charges Z de l’atome d’uranium.
11. De quoi dépendent les propriétés chimiques d’un atome ?
EXERCICE 2
Compléter cette grille
Horizontalement
1. Présent dans le charbon et les mines de crayon.
3. Éléments ayant le même numéro atomique mais un nombre de neutrons différents.
7. Nom du chimiste ayant proposé la première classification des éléments.
8. Ne possède qu’un seul électron et qu’un seul proton.
10. Halogène sur la 4èmeligne de la classification.
12. Colonne dans lequel se trouve l’élément de répartition électronique K2L8M5.
13. Métal précieux.
14. Son symbole est Mn
Verticalement
2. Nationalité de celui qui a mis au point la première classification.
4. De symbole Na, il est présent dans le sel de cuisine.
5. Son numéro atomique est 4.
6. Gaz inerte sur la cinquième ligne.
9. Sa répartition électronique est K2L8M8.
11. Gaz utilisé dans certaines lampes.
EXERCICE 3
1. Le fluor F (Z = 9) et le chlore Cl (Z = 17) sont les premiers éléments de la colonne 7 du tableau de classification périodique des éléments (halogènes).
1.1. Préciser les formules électroniques de ces atomes.
1.2. Ecrire les formules de Lewis des deux atomes.
1.3. Comparer les formules de Lewis de ces atomes.
Quelles sont les conséquences ?
1.4. Pourquoi les éléments d’une même colonne forment-ils une famille ?
2. L’élément azote N se trouve sur la deuxième ligne du tableau de classification périodique des éléments et dans la cinquième colonne.
En déduire :
-
le nombre d’électrons de l’atome d’azote ;
-
la répartition de ces électrons.
3. L’atome d’oxygène est sur la deuxième ligne et dans la sixième colonne du tableau de classification.
3.1. Ecrire sa formule de Lewis.
3.2. Quel est l’ion formé à partir de cet atome ? On précisera la règle utilisée.
4. L’un des isotopes du sodium est représenté par la formule :
4.1. Quelle est la composition du noyau ?
4.2. Quelle est la répartition des électrons de cet atome dans son état le plus stable ?
4.3. Quelle est la place du sodium dans le tableau de classification des éléments ?