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INFORMATIONS PEDAGOGIQUES :

DOSSIER N° 1

Matière : CHIMIE

« TRAVAUX »

TITRE : LA STRUCTURE DE LA MATIERE

Classe :

NIVEAU :

OBJECTIFS :

- Savoir

I ) Pré requis: (pour remédiation ou mise à niveau)

Voir la définition du mot « discontinu »

II ) ENVIRONNEMENT du dossier :

Index

Dossier précédent :

Dossier suivant :

La matière (propriétés)

- L’atome .

Info :

III ) INFORMATIONS « formation leçon » :

T est

COURS

Travaux auto - formation.

Corrigé des travaux auto - formation.

Contrôle

évaluation

INTERDISCIPLINARITE

Co r rigé Contrôle

Corrigé

évaluation

Chapitres :

I) La matière est discontinue :

Idée d’une matière continue.

Le grain de sable

II ) Le point de vue actuel : les atomes

Liaison atomique : Les atomes se lient entre eux ; les molécules

Structure moléculaire et structure non moléculaire.

IV ) DEVOIRS ( écrits):

Devoir diagnostique L tests.

Devoir Auto - formatif (intégré au cours)

Devoir Formatif « Contrôle : savoir » ; (remédiation)

Devoir Formatif « Evaluation savoir faire » (remédiation)

Devoir sommatif.

Devoir certificatif : (remédiation)

* remédiation : ces documents peuvent être réutilisés ( tout ou partie) pour conclure une formation .

Leçon	Titre
N°1	LA STRUCTURE DE LA MATIERE

	COURS
a)	LA MATIERE EST DISCONTINUE : Expérience : La dilution du permanganate Essayons de pénétrer la structure intime de la matière Laissons tomber un tout petit cristal de permanganate de potassium dans un verre d’eau. Agitons ; un coloration violette intense envahit le verre, ce qui prouve que le petit cristal s’est divisé et il s’est réparti dans tout le volume d’ eau. Versons quelques centimètres cubes de cette solution dans un nouveau verre d’eau : cette eau se colore fortement. Après plusieurs dilutions successives, il reste encore une coloration, preuve d’une division toujours croissante du cristal de permanganate. Nous avons tendance à penser que de nouvelles dilutions entraîneraient de nouvelles divisions du cristal et donc que la matière est divisible à l’infini. Cette conception correspond à l’idée d’une matière continue.
b)	Le grain de sable : Au contraire , observons de loin une dune de sable. Elle paraît faite d’une matière continue , donc divisible à l’infini. Alors que si nous nous en approchons, nous constatons qu’elle est faite de grains , c’est à dire discontinue. Le grain est le stade ultime de la division. Nous pourrions sans doute écraser au marteau un de ces grains et obtenir des grains plus petits , mais ceux ci ne seraient plus identiques au sable qui constitue la dune : les cristaux du grain de sable seraient brisés , la transparence de la poudre obtenue ne serait plus la même…… La matière de la dune est discontinue. Elle est constituée de grains qu’on ne peut plus briser sans qu’ils perdent les propriétés de l’ensemble.
c)	Les atomes ( au point de vue actuel) Comment choisir entre les deux hypothèses ? ►Dés l’antiquité, des philosophes , comme « Démocrite » quatre siècles avant notre ère, avait opté pour la matière discontinue et ils avaient appelé « atome » ( étymologiquement : qui ne peut être coupé) le plus petit grain de matière concevable. C’était là une conception imaginaire qui ne s’appuyait sur aucune base scientifique : la théorie du continu était tout aussi défendable. Aujourd’hui des considérations multiples et scientifiquement établies ont conduit à considérer la matière comme discontinue. (voir le cours de physique) ► Au début du XIX siècle , le célèbre savant anglais « John Dalton » a donné à la notion d’atome « support de la théorie d’une structure discontinue de la matière » une forme scientifique. Il postula que tout corps simple , c’est à dire tout élément , était formé de ces atomes, particules très petites , toutes identiques entre elles, donc de masse rigoureusement égales. Ces atomes constituent de véritables grains de matière caractéristiques d’un élément donné. Chacun a toutes les propriétés de l’élément. Les atomes d’oxygène sont identiques entre eux mais différents de ceux de l’hydrogène , de l’azote , du cuivre , de fer ,….. Les atomes sont si petits que nous ne pouvons pas les voir. Mais nous avons pu mesurer leurs dimensions et les exprimer avec une unité de longueur appropriée , l’angström . noté : . 1 vaut 10^-10 m. En première approximation nous représenterons les atomes par des « sphères » (boules) dont les rayons varient de 1 à 5 . L’atome d’hydrogène par exemple a un rayon de 1,12 . L’atome d’oxygène a un rayon de 1,40 Pour déterminer expérimentalement ces rayons atomiques, on utilise de l’hydrogène et de l’oxygène à l’état solide. L’atome est la particule spécifique de l’élément.
d)	Liaison atomique : On rencontre rarement un atome seul. Les atomes s’associent entre eux. On exprime cela en disant que les atomes n’existent pas à l’état libre, qu’ils n’existent qu’en combinaison. Ces associations d’atomes fortement liés et conservant entre eux des distances invariables donnent des grains caractéristiques de la substance considérée : on appelle ces nouveaux grains des « molécules » ou des cristaux. A l’état gazeux et pour certains liquides : Les molécules sont les plus petits grains de matière qui existent à l’état libre. Il existe les molécules des corps simples et les molécules des corps composés. Les molécules des corps simples sont formées d’atomes de même espèce. Les molécules des corps composés sont des groupes d’atomes d’espèces différentes. C’est la molécule et non l’atome qui représente la plus petite partie de matière d’un corps pur susceptible d’exister à l’état libre. A l’ état solide : la liaison des atomes forme un cristal.
f )	Structure moléculaire et structure non moléculaire. Il faut retenir que la structure moléculaire est la plus fréquente mais non la seule possible. - à l’état gazeux : les corps purs ont une structure moléculaire. Dans un volume donné chaque molécule se déplace en ligne droite avec une vitesse considérable ( quelques centaines de mètres par seconde) . Cette vitesse croît avec la température . ( phénomène appelé : agitation thermique) Les molécules gazeuses peuvent parcourir de grandes distances et se répartir dans tout espace qui leur est offert : les gaz sont donc expansibles. D’autre part ces mêmes molécules pourront se rapprocher lorsqu’on comprime le gaz dans l’enceinte qui le contient : les gaz sont compressibles. - L’ état solide : L’état solide est un état condensé par rapport à l’état gazeux. Les molécules , quand elles existent, y sont rapprochées les unes des autres et « à peu prés » fixes. Elles sont animées de petites vibrations autour d’une position moyenne. Il s’agit là d’une structure moléculaire ordonnée. Un solide n’a pas toujours sa matière à l’état moléculaire.(voir ci dessous L’état solide et la structure non moléculaire ) - L’état liquide : Cet état intermédiaire entre l’état gazeux et l’état solide. Dans un liquide , les molécules lorsqu’elles existent « glissent » les unes sur les autres et effectuent des déplacements moins rapides et plus limités que dans un volume gazeux, mais plus vastes que dans les solides.

g)	L’état solide et la structure non moléculaire : Dans un grand nombre de corps solides, les atomes sont disposés suivant un motif géométrique régulier sans qu’on puisse considérer des groupes d’atomes distincts. Il est impossible de parler de molécules de cuivre , de tungstène , de sodium , de magnésium à l’état solide. L’examen au rayons « X » a montré que ces corps , comme d’ailleurs les métaux en général, sont constitués d’atomes sphériques. Ces atomes sont empilés de façon à occuper un volume minimal . Deux dispositions géométriques peuvent être retenues : le réseau cubique compact et le réseau hexagonal compact.

Leçon

Titre

N°

TRAVAUX d ’ AUTO - FORMATION sur

LA STRUCTURE DE LA MATIERE

TRAVAUX N° d ’ AUTO - FORMATION : CONTROLE

TRAVAUX N° d ‘ AUTO - FORMATION EVALUATION