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PHYSIQUE-CHIMIE
· CLASSE DE 3ᵉ · PROTOCOLE BPS-E L'atome et les ions Spécial interrogation du 2 novembre Chap. 1 : L'atome · Chap. 2 :
À la découverte des ions · Puissances de 10 |
Diaporama « Voyage au cœur de la matière
» — la carte de notre voyage
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Ce que
contient ce document |
Pour quoi
faire ? |
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Cours express illustré (6 parties) |
Comprendre et mémoriser
l'essentiel en 3 Pomodoros |
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Fiche de révision
express |
Relire la veille de
l'interrogation |
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Quiz de 50 questions |
S'auto-évaluer et fabriquer
ses cartes Leitner |
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Épreuve type brevet 2027 (2 exercices) |
S'entraîner aux réponses
rédigées et justifiées |
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Corrigés regroupés à la fin |
Travailler seul, en
autonomie complète |
Dr
Claude Jean PARIS — Support pédagogique BPS-E · Session du brevet 2027
Sommaire
Mode d'emploi et objectifs......................................................................................................................... 2
Le cours express......................................................................................................................................... 3
1. L'atome : un noyau minuscule et beaucoup de vide................................................................................................................ 3
2. Z, A et symbole : la carte d'identité de l'atome........................................................................................................................ 4
3. Atome neutre, classification et isotopes.................................................................................................................................... 5
4. Les ions............................................................................................................................................................................................. 6
5. Dimensions, masses et puissances de 10................................................................................................................................... 8
Fiche de révision express.......................................................................................................................... 10
Quiz — 50 questions................................................................................................................................. 11
Épreuve type brevet 2027 — physique-chimie........................................................................................... 14
Corrigés.................................................................................................................................................... 15
Sources..................................................................................................................................................... 16
Mode
d'emploi et objectifs
Ce document rassemble le cours de ton professeur (Chap. 1 du 07/10
et Chap. 2 du 14/10), le manuel (chapitre « L'atome »), la fiche
méthode sur l'écriture scientifique et les diapositives du diaporama
« Voyage au cœur de la matière ». Il est volontairement court : tout ce qui est
ici peut tomber le 2 novembre.
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⭐ À retenir — À la fin, je sais… ●
décrire
un atome : noyau (protons p⁺ + neutrons n⁰) et nuage électronique (électrons
e⁻) ; ●
trouver
le nombre de p⁺, n⁰ et e⁻ à partir de Z et A, et faire le schéma de
l'atome ; ●
lire
une case de la classification et écrire le symbole complet d'un atome (ex.
²³₁₁Na) ; ●
définir
un ion, distinguer cation et anion, écrire sa formule et
trouver sa composition ; ●
manier
les puissances de 10, l'écriture scientifique et les conversions (nm,
pm, fm). |
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Étape BPS-E |
Ce que je
fais |
Durée |
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① Découverte |
Je lis une partie du cours
et j'observe les diapositives |
1 Pomodoro (25 min) |
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② Lecture active |
Je reformule chaque encadré
⭐ par écrit, puis à voix haute |
1 Pomodoro |
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③ Quiz immédiat |
Je fais les questions du
quiz liées à la partie, puis je corrige |
15 min |
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④ Cartes Leitner |
Chaque erreur devient une
carte (question / réponse) |
10 min |
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⚠️ Attention — Brevet 2027 Épreuve de sciences d'1 h (deux disciplines,
environ 30 min chacune) sur le programme de 3ᵉ. Pas de QCM dans
les sujets : des réponses rédigées et justifiées, avec au moins 2
points de maîtrise de la langue (phrases complètes, vocabulaire exact,
raisonnement organisé). Le quiz de ce document est un outil d'entraînement,
pas un modèle d'épreuve. |
Le cours express
1.
L'atome : un noyau minuscule et beaucoup de vide
La matière (solide, liquide ou gazeuse) est composée d'atomes. Un
atome est invisible à l'œil nu et même au microscope optique : il mesure
environ 0,1 nm. On ne l'a pas « vu » : on a construit des modèles
de plus en plus précis.
Diapositive — 1897 : Thomson imagine une
sphère pleine ; 1909-1911 : Rutherford découvre le vide et le noyau
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👩🏫 Dans le cours de
ton professeur — Chap. 1 — I. À quoi ressemble un atome ? Un atome est constitué d'un noyau autour
duquel se trouve un nuage électronique. ●
Le
noyau est 100 000 fois plus petit que l'atome mais en constitue presque
toute la masse. ●
Il
contient 2 sortes de nucléons : les protons (charges positives,
notés p⁺) et les neutrons (électriquement neutres, notés n⁰). ●
Autour
du noyau gravitent les électrons, charges négatives notées e⁻. |
Diapositive — la carte d'identité des
trois particules
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⚠️ Attention — Ne mélange pas les mots Nucléon = particule du noyau (proton OU neutron).
L'électron n'est pas un nucléon. Le noyau est positif
(il ne contient que des charges + et des neutres) ; c'est l'atome entier
qui est neutre. |
2.
Z, A et symbole : la carte d'identité de l'atome
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📘 Définition — Z et A ●
Le
numéro atomique Z est le nombre de protons du noyau. ●
Le
nombre de masse A est le nombre de nucléons du noyau (protons +
neutrons). ●
Le
symbole d'un atome : une majuscule, parfois suivie d'une minuscule (H,
C, Na, Fe…). Pour le compléter, on écrit à sa gauche A en haut et Z
en bas : ⁷₃Li, ²³₁₁Na. |
Diapositive — ⁷₃Li : 3 protons, 7
nucléons, donc 7 − 3 = 4 neutrons
Illustration — la méthode en 3 étapes, à
appliquer à chaque fois
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🔎 Exemple — L'atome de fluor
(cours du professeur) Fluor : Z = 9 et A = 19 → 9 p⁺, 19 − 9 =
10 n⁰, 9 e⁻. Schéma : un noyau « 9 p⁺ / 10 n⁰ » entouré d'un nuage
électronique « 9 e⁻ », avec les légendes noyau et nuage
électronique. |
3.
Atome neutre, classification et isotopes
Diapositive — la règle d'or : nombre
d'électrons = nombre de protons = Z
|
⭐ À retenir — Atome neutre Un atome est électriquement neutre : il y a autant
d'électrons que de protons. Donc e⁻ = p⁺ = Z et n⁰ = A − Z. |
La classification périodique (Mendeleïev, 1869) répertorie tous
les éléments connus. Ils sont rangés par numéro atomique croissant, en périodes
(lignes) et en familles (colonnes). Chaque case donne le symbole, Z et A
: c'est elle que tu utiliseras le jour de l'interrogation.
Diapositive — carbone 12, 13 et 14 : même
Z = 6, nombre de neutrons différent
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📘 Définition — Isotopes Deux isotopes sont des atomes du même
élément (même Z, donc même nombre de protons) qui ont un nombre de
neutrons différent (donc des A différents). Exemple : ¹²₆C (6 n⁰) et ¹⁴₆C
(8 n⁰). |
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✏️ Exercice résolu — Atome de
magnésium et ion magnésium Énoncé. La case du magnésium indique ²⁴₁₂Mg. 1) Donne la
composition de l'atome. 2) L'atome perd 2 électrons : écris la formule de
l'ion et donne sa composition. 1) Composition. Z = 12 → 12 protons. Atome neutre → 12
électrons. Neutrons : A − Z = 24 − 12 = 12 neutrons. 2) L'ion. Il perd 2 e⁻ : il reste 12 − 2 = 10 électrons,
toujours 12 protons (le noyau ne change pas). Il y a 2 charges + de
plus que de charges − : l'ion est positif, c'est un cation de
formule Mg²⁺. Phrase-réponse : « L'ion magnésium Mg²⁺ contient 12 protons, 12
neutrons et 10 électrons ; c'est un cation car il a perdu deux électrons. » |
4.
Les ions
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👩🏫 Dans le cours de
ton professeur — Chap. 2 — Qu'est-ce qu'un ion ? Un ion est un atome (ou un groupe d'atomes)
qui a gagné ou perdu un ou plusieurs électrons (jusqu'à 4). Un ion
n'est donc pas neutre : ●
il
est positif (cation) s'il a perdu un ou des e⁻ ; ●
il
est négatif (anion) s'il a gagné un ou des e⁻. |
Diapositive — Na perd 1 électron → Na⁺ ;
Cl gagne 1 électron → Cl⁻ (schéma simplifié)
Illustration — compter les charges :
charge de l'ion = nombre de p⁺ − nombre de e⁻
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🧭 Méthode — Écrire la formule
d'un ion On écrit le symbole de l'atome, puis la charge
en exposant (en petit, en haut, comme une puissance) : chiffre puis
signe. ●
Atome
X qui a gagné n électrons → Xⁿ⁻ ; atome Y qui a perdu m
électrons → Yᵐ⁺. ●
Si
un seul électron est échangé, on n'écrit pas le 1 : Na⁺, Cl⁻
(et non Na¹⁺). |
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🔎 Exemple — L'ion fer (cours
du professeur) Fer : Z = 26, A = 56. Il perd 3 électrons → Fe³⁺
: 26 p⁺, 30 n⁰ et 26 − 3 = 23 e⁻. |
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Ion |
Nom |
Électrons échangés |
p⁺ |
e⁻ |
Type |
|
Na⁺ |
sodium |
perd 1 |
11 |
10 |
cation |
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Mg²⁺ |
magnésium |
perd 2 |
12 |
10 |
cation |
|
Al³⁺ |
aluminium |
perd 3 |
13 |
10 |
cation |
|
Cl⁻ |
chlorure |
gagne 1 |
17 |
18 |
anion |
|
O²⁻ |
oxyde |
gagne 2 |
8 |
10 |
anion |
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⚠️ Attention — Les 3 pièges classiques ●
Un
ion positif n'a jamais gagné de protons : il a perdu des électrons. ●
Le
nombre de protons (Z) et de neutrons ne change pas : seul le
nuage électronique change. ●
Ions
polyatomiques : la charge concerne tout le groupe. Exemple :
SO₄²⁻ = 1 atome de soufre + 4 atomes d'oxygène, l'ensemble ayant gagné 2
électrons. Autres exemples : NO₃⁻, H₃O⁺. |
Comment « fabriquer » des ions ? Plongés dans un solvant, certains
solides dits ioniques se dissolvent et donnent une solution ionique.
Exemple : le sel (solide ionique) dans l'eau (solvant) donne de l'eau salée
(solution ionique contenant des ions Na⁺ et Cl⁻).
5.
Dimensions, masses et puissances de 10
Diapositive — si le noyau était un ballon
de 22 cm, l'atome aurait la taille d'une ville de 22 km
Diapositive — 99,97 % de la masse est
dans le noyau
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Grandeur |
Valeur
(ordre de grandeur) |
À retenir |
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Taille d'un atome |
10⁻¹⁰ m = 0,1 nm |
invisible au microscope
optique |
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Taille d'un noyau |
10⁻¹⁵ m = 1 fm |
100 000 fois plus petit que
l'atome |
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Masse d'un nucléon |
1,7 × 10⁻²⁷ kg |
≈ 2 000 fois la masse d'un
électron |
|
Masse d'un électron |
9,1 × 10⁻³¹ kg |
négligeable |
|
Masse d'un atome |
≈ A × 1,7 × 10⁻²⁷ kg |
carbone 12 : ≈ 2,0 × 10⁻²⁶
kg |
Illustration — le tableau des préfixes et
les deux tailles à connaître
|
🧭 Méthode — Écriture
scientifique (fiche méthode) Un nombre en écriture scientifique s'écrit a ×
10ⁿ, avec 1 ≤ a < 10 (un seul chiffre non nul avant la virgule)
et n entier. ●
Grand
nombre : la
virgule se déplace vers la gauche → n positif. 32 000 = 3,2 × 10⁴. ●
Petit
nombre : la
virgule se déplace vers la droite → n négatif. 0,000 48 = 4,8 × 10⁻⁴. ●
Calculs : 10ᵃ × 10ᵇ = 10ᵃ⁺ᵇ et 10ᵃ / 10ᵇ
= 10ᵃ⁻ᵇ. Exemple : 10⁻¹⁰ / 10⁻¹⁵ = 10⁻¹⁰⁺¹⁵ = 10⁵. |
|
🔎 Exemple — Convertir 135 pm
en mètre 1 pm = 10⁻¹² m, donc 135 pm = 135 × 10⁻¹² m = 1,35
× 10⁻¹⁰ m (on a écrit 135 = 1,35 × 10², puis 10² × 10⁻¹² = 10⁻¹⁰). |
Fiche de révision express
Diapositive — la carte mentale de tout le
chapitre
|
Je dois
savoir |
Formule /
réponse type |
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Constituants de l'atome |
noyau (p⁺ + n⁰ = nucléons)
+ nuage électronique (e⁻) |
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Z / A |
Z = nombre de protons ; A =
nombre de nucléons |
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Neutrons |
n⁰ = A − Z |
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Atome neutre |
e⁻ = p⁺ = Z |
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Isotopes |
même Z, nombre de neutrons
(donc A) différent |
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Ion |
atome qui a gagné ou perdu
des e⁻ ; p⁺ ne change jamais |
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Cation / anion |
cation = positif = a perdu
des e⁻ ; anion = négatif = a gagné des e⁻ |
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Charge d'un ion |
nombre de p⁺ − nombre de e⁻
(ex. 26 − 23 = 3+ → Fe³⁺) |
|
Dimensions |
atome ≈ 10⁻¹⁰ m ; noyau ≈
10⁻¹⁵ m ; rapport 10⁵ |
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Masses |
m(nucléon) ≈ 1,7 × 10⁻²⁷ kg
≈ 2 000 × m(e⁻) ; masse dans le noyau |
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Écriture scientifique |
a × 10ⁿ avec 1 ≤ a < 10
; 10ᵃ/10ᵇ = 10ᵃ⁻ᵇ |
Diapositive — objectif brevet 2027 : les
3 pièges à éviter
Quiz — 50 questions
Une seule bonne réponse par question. Entoure ta réponse, puis vérifie
avec la grille en fin de document. Objectif : 40/50 au moins.
Chaque erreur devient une carte Leitner.
A. Structure de l'atome (questions 1 à 18)
1. La matière (solide, liquide ou gazeuse) est constituée
:
a) d'atomes b) uniquement d'ions c) uniquement
d'électrons d) uniquement de cellules
2. Un atome est constitué :
a) d'un noyau seul
b) de neutrons entourés de
protons c)
d'électrons entourés de protons
d) d'un noyau entouré d'un
nuage électronique
3. Les nucléons sont :
a) les électrons seulement b) les
protons et les neutrons c) les protons et les électrons d) les
neutrons et les électrons
4. Le proton porte une charge électrique :
a) négative b) positive
c) qui change selon
l'atome d)
nulle
5. Le neutron est :
a) électriquement neutre b) situé
dans le nuage électronique c) chargé négativement d) chargé
positivement
6. Les électrons se trouvent :
a) à l'intérieur des protons b) collés
aux neutrons c) dans le noyau d) autour
du noyau
7. En classe, le neutron se note :
a) N⁻ b) p⁺
c) n⁰ d) e⁻
8. Le numéro atomique Z est :
a) le nombre de neutrons b) le
nombre de nucléons c) le nombre de protons du noyau d) la
masse de l'atome
9. Le nombre de masse A est :
a) le nombre de nucléons du noyau b) le
nombre d'électrons c) le nombre de neutrons d) le
nombre de protons
10. Le nombre de neutrons se calcule par :
a) A − Z b) Z − A
c) A × Z d) A
+ Z
11. Un atome est électriquement neutre parce que :
a) il n'a pas d'électrons b) il
a autant d'électrons que de protons c) il a autant de neutrons que de protons d) ses
neutrons annulent toutes les charges
12. Le noyau d'un atome est globalement :
a) négatif b) neutre
c) positif d) tantôt
positif, tantôt négatif
13. L'atome d'oxygène (Z = 8 ; A = 16) contient :
a) 16 p⁺, 8 n⁰ et 16 e⁻ b) 8
p⁺, 16 n⁰ et 8 e⁻ c) 8 p⁺, 8 n⁰ et 16 e⁻ d) 8
p⁺, 8 n⁰ et 8 e⁻
14. Le noyau de l'atome ²⁷₁₃Al contient :
a) 40 neutrons b) 27 neutrons c) 14
neutrons d)
13 neutrons
15. Un atome possède 26 protons et 30 neutrons. Son nombre
de masse vaut :
a) A = 4 b) A = 56
c) A = 26 d) A
= 30
16. Un atome neutre possède 9 électrons. Son numéro
atomique vaut :
a) Z = 19 b) on ne peut pas le savoir c) Z
= 9 d)
Z = 18
17. Dans le symbole ²³₁₁Na, le nombre 23 est :
a) le nombre de neutrons b) le
nombre d'électrons c) le nombre de masse A d) le
numéro atomique Z
18. Le symbole d'un atome s'écrit avec :
a) toujours une seule lettre minuscule b) une
majuscule, parfois suivie d'une minuscule
c) toujours deux
majuscules d) une minuscule puis une majuscule
B. Classification, isotopes, histoire (19 à 26)
19. La classification périodique des éléments a été
imaginée par :
a) Thomson, en 1897
b) Lavoisier, en 1789 c) Rutherford,
en 1911 d)
Mendeleïev, en 1869
20. Dans la classification, les atomes sont rangés par :
a) masse décroissante
b) numéro atomique
croissant c)
ordre alphabétique d) date de découverte
21. Une ligne de la classification périodique s'appelle :
a) une famille b) une colonne c) un
isotope d)
une période
22. Ce qui caractérise un élément chimique, c'est :
a) son nombre de masse A b) son
numéro atomique Z c) son nombre de neutrons d) sa
couleur
23. Deux isotopes d'un même élément ont :
a) le même nombre de neutrons b) le
même A mais des Z différents c) des symboles différents d) le
même Z mais des A différents
24. Le carbone 14 (Z = 6 ; A = 14) possède :
a) 14 neutrons b) 8 neutrons c) 20
neutrons d)
6 neutrons
25. L'expérience de la feuille d'or (Rutherford,
1909-1911) montre que :
a) l'atome ne contient pas de charges b) les
électrons sont dans le noyau c) l'atome est presque vide, avec un noyau
minuscule d)
l'atome est une sphère pleine
26. Dans le modèle de Thomson (1897), l'atome est :
a) une sphère pleine positive où sont incrustés les
électrons b)
un assemblage de neutrons c) un petit système planétaire d) un
noyau entouré de vide
C. Les ions (27 à 40)
27. Un ion est :
a) un atome qui a gagné des protons b) un
atome sans noyau c) un atome qui a perdu des neutrons d) un
atome (ou groupe d'atomes) qui a gagné ou perdu des électrons
28. Un cation est :
a) un ion positif
b) un noyau sans
électrons c)
un atome neutre d) un ion négatif
29. Un atome qui gagne des électrons devient :
a) un atome plus lourd en protons b) un
isotope c)
un anion d) un cation
30. Quand un atome devient un ion, ce qui ne change
JAMAIS, c'est :
a) le nombre de protons b) le
nombre d'électrons c) le nombre de particules du nuage d) la
charge électrique
31. L'ion Na⁺ s'est formé quand l'atome de sodium a :
a) gagné 1 proton
b) perdu 1 proton c) perdu
1 électron d) gagné 1 électron
32. L'ion oxyde O²⁻ s'est formé quand l'atome d'oxygène a
:
a) perdu 2 électrons
b) gagné 2 électrons c) perdu
2 neutrons d) gagné 2 protons
33. L'ion Mg²⁺ (Z = 12) possède :
a) 12 p⁺ et 10 e⁻
b) 12 p⁺ et 14 e⁻ c) 14
p⁺ et 12 e⁻ d) 10 p⁺ et 12 e⁻
34. L'ion chlorure Cl⁻ (Z = 17) possède :
a) 35 électrons
b) 16 électrons c) 17
électrons d)
18 électrons
35. L'atome de fer (Z = 26) perd 3 électrons. L'ion formé
s'écrit :
a) 3Fe b) Fe³⁻
c) Fe³⁺ d) Fe₃
36. Un ion possède 13 protons et 10 électrons. Il s'agit
de :
a) Al¹⁰⁺ b) Al³⁻
c) Al³⁺ d) Al¹³⁺
37. L'ion sulfure S²⁻ (Z = 16) possède :
a) 16 électrons
b) 32 électrons c) 14
électrons d)
18 électrons
38. L'ion sulfate SO₄²⁻ est :
a) un atome neutre
b) un ion polyatomique
positif c)
un ion polyatomique négatif
d) un ion monoatomique positif
39. L'ion H₃O⁺ est formé de :
a) 1 atome ayant gagné 3 électrons b) 4
atomes, l'ensemble ayant perdu 1 électron
c) 4 atomes, l'ensemble ayant
gagné 1 électron d) 3 atomes ayant perdu 3 électrons
40. En dissolvant du sel dans l'eau, on obtient :
a) un métal b) une solution sans aucun ion c) un
nouvel atome d) une solution ionique
D. Dimensions, masses, écriture scientifique (41 à 50)
41. L'ordre de grandeur de la taille d'un atome est :
a) 10⁻³ m b) 10⁻¹⁰ m (0,1 nm) c) 10⁻¹⁵
m d) 10⁻⁶
m
42. Le noyau est plus petit que l'atome environ :
a) 10 fois b) 1 000 fois c) 1
milliard de fois d) 100 000 fois
43. La masse d'un atome est concentrée :
a) dans son noyau
b) dans son nuage
électronique c) dans ses électrons d) dans
le vide qui l'entoure
44. Un nucléon est plus lourd qu'un électron environ :
a) 20 fois b) 2 000 fois c) 2
fois d)
2 millions de fois
45. 1 nm est égal à :
a) 10⁻⁹ m b) 10⁻³ m
c) 10⁻⁶ m d) 10⁻¹²
m
46. En écriture scientifique, 0,000 45 s'écrit :
a) 4,5 × 10⁻⁴ b) 0,45 × 10⁻³ c) 4,5
× 10⁴ d)
45 × 10⁻⁵
47. 3,84 × 10⁸ m (distance Terre-Lune) s'écrit en décimal
:
a) 3 840 000 000 m
b) 384 000 000 m c) 0,000
000 384 m d)
38 400 000 m
48. 250 pm est égal à :
a) 2,5 × 10⁻¹⁰ m
b) 2,5 × 10⁻⁹ m c) 2,5
× 10⁻⁸ m d)
2,5 × 10⁻¹² m
49. Masse approchée de l'atome de carbone 12, sachant que
m(nucléon) = 1,7 × 10⁻²⁷ kg :
a) 2,0 × 10⁻²⁸ kg
b) 1,7 × 10⁻²⁷ kg c) 1,2
× 10⁻²⁶ kg d) 2,0 × 10⁻²⁶ kg
50. Le quotient 10⁻¹⁰ / 10⁻¹⁵ est égal à :
a) 10⁵ b) 10⁻⁵
c) 10²⁵ d) 10⁻²⁵
Épreuve type brevet 2027 — physique-chimie
Durée conseillée : 30 minutes · barème indicatif : 25 points, dont 2
points de maîtrise de la langue. Calculatrice autorisée. Toutes les
réponses doivent être rédigées et justifiées ; les questions en gras
sont évaluées aussi sur la qualité de la rédaction.
Exercice
1 — Une eau minérale riche en ions (12 points)
Lina lit l'étiquette d'une bouteille d'eau minérale (marque fictive «
Source des Trois Pics »).
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Document 1
— Composition (en mg par litre) |
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Calcium Ca²⁺ : 80 |
Hydrogénocarbonate HCO₃⁻ :
360 |
Chlorure Cl⁻ : 10 |
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Magnésium Mg²⁺ : 26 |
Sulfate SO₄²⁻ : 14 |
Nitrate NO₃⁻ : 3,8 |
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Sodium Na⁺ : 6,5 |
Potassium K⁺ : 1,0 |
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Document 2 — Extrait de la classification : ⁴⁰₂₀Ca (calcium) ·
³⁵₁₇Cl (chlore) · ²³₁₁Na (sodium).
1. Recopie et complète un tableau à deux colonnes « cations » / « anions
» avec les ions du document 1. (2 pts)
2. Cite un ion monoatomique et un ion polyatomique présents
dans cette eau. Justifie ton choix pour l'ion polyatomique. (2 pts)
3. Donne la composition (protons, neutrons, électrons) de l'atome de
calcium. (2 pts)
4. Explique comment l'atome de calcium devient l'ion Ca²⁺, puis donne le
nombre d'électrons de cet ion. (2 pts)
5. Un camarade affirme : « L'ion calcium est positif parce que l'atome
a gagné deux protons. » Explique en quelques phrases pourquoi il se trompe. (2
pts)
6. Convertis en gramme la masse d'ions calcium contenue dans 1 L de cette
eau, et donne le résultat en écriture scientifique. (2 pts)
Exercice
2 — L'or d'une médaille olympique (13 points)
Une médaille d'or olympique contient environ 6 g d'or. L'atome
d'or a pour symbole ¹⁹⁷₇₉Au.
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Document 3
— Données |
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Rayon de l'atome d'or |
1,44 × 10⁻¹⁰ m |
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Rayon du noyau d'or |
7,0 × 10⁻¹⁵ m |
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Masse d'un nucléon |
1,7 × 10⁻²⁷ kg |
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Masse d'un électron |
9,1 × 10⁻³¹ kg |
1. Donne la composition de l'atome d'or. Justifie chaque nombre. (2 pts)
2. Réalise le schéma légendé de l'atome d'or, sur le modèle vu en classe.
(2 pts)
3. Calcule le rapport rayon de l'atome / rayon du noyau. Donne un ordre
de grandeur et interprète le résultat par une phrase. (2 pts)
4. Calcule la masse du noyau puis la masse de l'ensemble des électrons de
l'atome d'or (résultats en écriture scientifique). (3 pts)
5. Explique pourquoi on dit que la masse de l'atome est concentrée
dans son noyau, alors que le noyau n'occupe qu'une toute petite partie de
l'atome. (2 pts)
6. On admet que la masse d'un atome d'or est environ celle de son noyau.
Calcule le nombre d'atomes d'or contenus dans la médaille. (2 pts)
Corrigés
Grille
du quiz
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1-10 |
11-20 |
21-30 |
31-40 |
41-50 |
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1 → a |
11 → b |
21 → d |
31 → c |
41 → b |
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2 → d |
12 → c |
22 → b |
32 → b |
42 → d |
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3 → b |
13 → d |
23 → d |
33 → a |
43 → a |
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4 → b |
14 → c |
24 → b |
34 → d |
44 → b |
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5 → a |
15 → b |
25 → c |
35 → c |
45 → a |
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6 → d |
16 → c |
26 → a |
36 → c |
46 → a |
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7 → c |
17 → c |
27 → d |
37 → d |
47 → b |
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8 → c |
18 → b |
28 → a |
38 → c |
48 → a |
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9 → a |
19 → d |
29 → c |
39 → b |
49 → d |
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10 → a |
20 → b |
30 → a |
40 → d |
50 → a |
Barème
d'autoévaluation :
45-50 : prêt(e) ! · 35-44 : revois les encadrés des questions ratées · moins de
35 : reprends le cours partie par partie avec le cycle BPS-E.
Épreuve
type brevet — Exercice 1
1. Cations (ions positifs) : Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺, K⁺. Anions (ions
négatifs) : HCO₃⁻, SO₄²⁻, Cl⁻, NO₃⁻.
2. Ion monoatomique : par exemple Ca²⁺ (ou Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Cl⁻).
Ion polyatomique : par exemple SO₄²⁻, car il est formé de plusieurs atomes (1
atome de soufre et 4 atomes d'oxygène) ; l'ensemble a gagné 2 électrons.
3. Calcium ⁴⁰₂₀Ca : Z = 20, donc 20 protons ; l'atome est neutre,
donc 20 électrons ; A − Z = 40 − 20 = 20 neutrons.
4. L'atome de calcium perd 2 électrons : il garde ses 20
protons mais n'a plus que 20 − 2 = 18 électrons. Il porte donc 2 charges
positives en excès : c'est le cation Ca²⁺.
5. Réponse rédigée attendue : « Mon camarade se trompe. Lors de la
formation d'un ion, le noyau ne change pas : le nombre de protons reste égal à
Z = 20. L'ion Ca²⁺ est positif parce que l'atome a perdu deux électrons.
Il possède alors 20 charges positives et seulement 18 charges négatives, soit
deux charges positives en excès. »
6. 80 mg = 80 × 10⁻³ g = 0,080 g = 8,0 × 10⁻² g.
Épreuve
type brevet — Exercice 2
1. ¹⁹⁷₇₉Au : Z = 79 → 79 protons ; atome neutre → 79
électrons ; A − Z = 197 − 79 = 118 neutrons.
2. Schéma : un petit disque central légendé noyau contenant
« 79 p⁺ / 118 n⁰ », entouré d'un grand cercle (pointillés) légendé nuage
électronique contenant « 79 e⁻ ».
3. 1,44 × 10⁻¹⁰ / 7,0 × 10⁻¹⁵ ≈ 0,21 × 10⁵ ≈ 2 × 10⁴.
Phrase : « Le rayon de l'atome d'or est environ 20 000 fois plus grand que
celui de son noyau : l'atome est essentiellement constitué de vide. »
4. m(noyau) = 197 × 1,7 × 10⁻²⁷ ≈ 3,3 × 10⁻²⁵ kg.
m(électrons) = 79 × 9,1 × 10⁻³¹ ≈ 7,2 × 10⁻²⁹ kg. (Le noyau est environ
4 600 fois plus lourd que l'ensemble des électrons.)
5. Réponse rédigée attendue : « Un nucléon est environ 2 000 fois
plus lourd qu'un électron. Le noyau contient tous les nucléons, alors que le
nuage ne contient que des électrons, de masse négligeable. Ainsi, même si le
noyau est environ 100 000 fois plus petit que l'atome, il concentre presque
toute sa masse (environ 99,97 %). »
6. 6 g = 6 × 10⁻³ kg. N = 6 × 10⁻³ / 3,3 × 10⁻²⁵ ≈ 1,8 × 10²²
atomes d'or (soit environ 18 000 milliards de milliards d'atomes).
Maîtrise de la langue (2 pts) : phrases complètes, vocabulaire
exact (proton, électron, nucléon, cation, noyau), unités écrites, raisonnement
dans l'ordre « je sais que… donc… ».
Sources
●
Cours du professeur —
Chap. 1 « L'atome » (07/10/2026) et Chap. 2 « À la découverte des ions »
(14/10/2026), avec la classification périodique distribuée en classe.
●
Manuel de
physique-chimie cycle 4, chapitre 5 « L'atome » (activités, L'essentiel,
exercices).
●
Fiche méthode « Écriture
scientifique et puissances de 10 » et diaporama « Voyage au cœur de la matière
: l'atome ».
●
Documents BPS-E
existants : « L'atome » (3-3) et « L'atome et les ions — exercice résolu de
l'iridium ».
●
Ministère de l'Éducation
nationale — modalités du diplôme national du brevet, session 2027 :
education.gouv.fr