CHIMIE Fiche professeur et élève "Le modèle d’atome" - Suzana S, Slobodan P.

Fiche professeur 

Le modèle d’atome

Objectifs disciplinaires :	Connaitre la constitution d’un atome Utiliser sa représentation symbolique
Contenus langagiers (outils linguistiques) :	Grammaire Le présent L’imparfait Le passé composé Le futur Les articles def.       Le, la, les La nominalisation       Le constituant, la signification, la composition
Lexique	Lexique portant sur le thème
Codes particuliers	e- , p+ ,n0
Niveau :	A1, A2
Matériel (Support)	Ordinateur relié à Internet, salle d’informatique, le projecteur, tableau blanc, fiche élève, manuel de chimie
Durée	45 minutes

Déroulement

Activité 1. Questions de sensibilisation

Type : introduction

Durée 15 minutes

Modalité de travail : en petits groupes (4-5 élèves)

Objectif : mobiliser les connaissances acquises et réfléchir sur le thème

Type d’alternances : L1 et L2

L’enseignant distribue un petit texte à chaque groupe.

1 ^er groupe - EMPEDOCLE D’AGRIGENTE et ARISTOTE

2 ^ème  groupe – DEMOCRITE

3 ^ème  groupe - John DALTON

4 ^ème groupe - Joseph THOMSON

5 ^ème groupe - Ernest RUTHERFORD et Niels Bohr

à Lisez la chronologie de l’histoire de l’atome ci-dessous (ou Fiche élève 1).

Source http://etab.ac-poitiers.fr/coll-ta-thouars/spip.php?article2101

Fiche élève 1

Histoire de l'atome

De tout temps l’Homme s’est posé la question : de quoi est constituée la matière ?
Au V^ème siècle avant J. -C., le philosophe grec EMPEDOCLE D’AGRIGENTE énonce une première conception de la matière : tout corps ou toute matière (vivante ou non, naturelle ou fabriquée) est composée d’un mélange de quatre « éléments » : l’eau, la terre, l’air, le feu.
ARISTOTE soutient cette théorie.
Mais, c’est un autre philosophe grec, DEMOCRITE, qui suppose au IV^ème siècle av. J. -C. l’idée de particules invisibles et indivisibles, les « atomes » mot qui veut dire en grec « indivisible ». Mais l’idée des atomes n’est guère acceptée, ni dans l’Antiquité ni par la suite, car elle apparaît comme une pure hypothèse et ne s’appuie sur aucune preuve.

Lorsqu’en 1803, l’Anglais John DALTON combine les idées de Démocrite et de Lavoisier (qui vient de montrer que l’air est un mélange) afin de décrire les réactions chimiques.

Il considère que la matière est faite d’atomes de forme sphérique pleine et qui ont la propriété d’être insécables (l’atome pouvant être « modélisé » par une boule de billard ; c’est le premier modèle de l’atome). Lors d’une réaction chimique, ces atomes peuvent se combiner avec d’autres atomes.
Grâce à Dalton, les scientifiques s’intéressent de nouveau à l’hypothèse atomique et en 1811, le chimiste italien AVOGADRO établit la distinction entre atome et molécule (constituée de plusieurs atomes). En 1869, le russe MENDELEIEV, étudiant les propriétés chimiques communes de certains atomes, fut le premier à proposer une classification. Et à la fin du XIXème siècle, la notion d’atomes ne fait plus aucun doute.
En 1832, le chimiste et physicien britannique Mickaël FARADAY fait d’importants travaux dans le domaine de l’électricité et découvre que l’électricité doit être, d’une manière ou d’une autre, la "force" qui lie les atomes entre eux.
Le physicien français Jean PERRIN poursuit dans ce sens en réalisant plusieurs expériences sur les décharges électriques dans les gaz : celles-ci l’ amènent à postuler l’existence de particules électriquement chargées, 2000 fois plus légères que le plus petit des atomes, l’hydrogène.
Un peu plus tard, le physicien anglais Joseph THOMSON démontra que ces petits grains d’électricité, mis en évidence par Perrin, sont chargés négativement ; il les appelle les électrons et il découvre qu’ils sont identiques quel que soit le corps qu’il étudiait.

Mais les savants de l’époque sont également certains d’une chose : les atomes (dans leur état normal) sont électriquement neutres. Donc, s’ils contiennent des électrons (négatifs), ils doivent aussi contenir des charges positives ! Thomson avança donc en 1898 la théorie du « pain aux raisins » sur la structure atomique, dans laquelle les électrons sont considérés comme des « raisins » négatifs enfoncés dans un « pain » de matière positive. On appelle souvent le modèle de Thomson, modèle du pain aux raisins (ou encore le pudding).

En 1911, Ernest RUTHERFORD, un physicien néo-zélandais, poursuit ses travaux sur la structure de la matière. Il cherche notamment à en savoir plus sur la façon dont les atomes sont placés les uns par rapport aux autres dans la matière. Pour ceci, il bombarde une fine feuille d’or avec des particules de taille bien plus faible que les atomes d’or. S’attendant à voir les particules rebondir, il est stupéfait de voir que la plupart de ces particules traversent la feuille d’or, comme si elle était faite de "trous". Il en tire rapidement une conclusion qui remet en doute l’idée qui jusque-là admise que les atomes sont des sphères pleines. Un nouveau modèle révolutionnaire apparaît alors : l’atome est constitué principalement de vide. Il est formé au centre, d’un noyau massif, chargé positivement, autour duquel se déplacent les électrons sur des trajectoires bien définies.
S’en suit la mise au point d’un nouveau modèle, la théorie du noyau atomique de Rutherford, très vite complétée par le modèle imaginé par un physicien danois du nom de Niels Bohr qui a longtemps travaillé avec Rutherford.
En 1913, il ébauche un modèle qui portera son nom. Les atomes sont faits de noyaux de taille négligeable face à celle de l’atome entier, noyaux qui représentent toutefois la quasi-totalité de la masse de l’atome. Autour de ce noyau se trouve un "cortège" électronique. Les électrons sont situés sur des orbites fixes et se déplacent autour du noyau un peu comme les planètes autour du Soleil. D’où le terme de "modèle planétaire" souvent employé pour définir le modèle de Bohr.

En petits groupes, répondez aux questions suivantes :

1-     Qui est/sont le/les scientifiques présentés ?

2-     A quelle époque vivaient-ils ?

3-     Identifiez-leur(s) théorie(s) et expliquez-la/les ?

Mise en commun en groupe classe : chaque groupe présente son/ses scientifiques.

Toute la classe : répondez aux questions suivantes :

1. De quelle période date les premières théories du modèle de l’atome ?
2. De quels pays viennent les scientifiques qui proposent les premières théories du modèle de l’atome ?
3. Quel scientifique a repris l’idée de Démocrite ?

Activité 2. La représentation et composition de l’atome

Type : activité de lexique

Durée : 15 minutes

Modalité de travail : dans les petits groupes (4-5)

Objectif : identifier et définir la composition de l’atome (les particules fondamentales)

Type d’alternances : L1 et L2

Consigne :

Observez l’image du modèle de l’atome

Ressources https://www.superprof.fr/ressources/scolaire/physique-chimie/seconde/structure-matiere/noyau-atome.html#chapitre_representation-et-composition-de-atome

Répondez aux questions suivantes :

1. Quelles sont les particules élémentaires de l’atome ?
2. De quoi se compose le noyau atomique ?
3. Quelles particules sont chargées positivement ?
4. Quelles particules sont chargées négativement ?
5. Pourquoi l’atome est électriquement neutre ?
6. Combien de particules fondamentales sont présentes dans cette image ?

 

Activité 3. Évaluation

Type : Compréhension orale et écrite

Durée : 15 minutes

Modalité de travail : individuelle

Objectif : Réemployer les connaissances acquises sur la composition de l’atome

Type d’alternances : L1 et L2

Consigne :

1. Reliez la théorie qui correspond au modèle proposé :

La théorie	Explication de modèle
1.Théorie d'Empédocle d'Agrigente	A. l'atome est constitué de vide, avec au centre, un noyau positif et massif, autour duquel, on trouve des électrons. Dans l'atome, les électrons se déplacent autour du noyau comme les planètes autour du Soleil
2.Théorie de Démocrite	B. l'atome contient des électrons négatifs contenus dans un "pain" de matière positive
3.Théorie de Dalton	C. la matière est faite d'atomes de forme sphérique pleine
4.Théorie de Thomson	D. la matière est constituée d'atomes (particules insécables)
5.Théorie de Rutherford et Bohr	E. la matière est constituée de 4 éléments

2.  Complétez les phrases avec les mots proposés :

positive

négative

neutre

les nucléons

les protons

les neutrons

        les électrons

        les atomes

        le noyau

        le cortège électronique

       

a) La matière est constituée de particules très petites qui s’appellent______________. Les particules élémentaires des atomes sont : les______________, les ________________ et les ______________.
Dans le noyau se trouvent les ______________et les ______________. 

Ils s’appellent les _____________________________________.

b) L’atome est constitué de deux parties importantes :
___________________ où se trouvent protons et neutrons
__________________________________ où sont dispersés les électrons de l'atome

le proton (p⁺) : particule portant une charge __________________

le neutron (n⁰) : particule sans charge, est située dans le ___________________.
l' électron (e^-) : particule portant une charge _______________________ .

c)  Dans l’état normal de l’atome, le nombre de protons est égal à celui des électrons. Dans ce cas l’atome est électriquement ___________________.

Activité 4 . Devoir

Type : exercices  

Durée : 5 minutes

Modalité de travail : individuelle

Objectif : expérimenter et tester les connaissances acquises sur la composition de l’atome

Type d’alternances : L2

Consigne : Utilisez l’outil numérique pour s’entrainer – construire un atome

https://phet.colorado.edu/sims/html/build-an-atom/latest/build-an-atom_fr.html