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2DE : L’HISTOIRE DU MODÈLE DE L’ATOME

samedi 1er novembre 2014, par Oscillo&Becher


Activité “ModèleS de l’atome"


Compétences en jeu :  [1]  [2]  [3]


Relire rapidement le texte page 56 du LIVRE PHYSIQUE-CHIMIE HACHETTE 2DE (et si possible, voir l’animation “L’histoire du modèle atomique” ... ne pas oublier de cliquer sur “commentaires” en haut à droite de l’écran)

L’histoire du modèle atomique

Un peu d’étymologie

Atome : Mot d’origine grecque formé à partir de deux éléments :

  • “ a- ” , préfixe qui a un sens privatif

  • “temnein”, verbe qui signifie couper


  1. Que signifie le terme “insécable” ?

  2. Pourquoi le fait que Thomson parle “d’électron” ruine l’idée précédente d’un modèle insécable de l’atome ?

  3. Quel est le signe de la charge d’un électron ?

  4. De Thomson ou de Rutherford, qui propose un modèle “lacunaire” pour l’atome ? Expliquer ce terme.


  5. D’un modèle à l’autre :

    Voir documents décrivant l’expérience décisive de Rutherford page 57 du LIVRE PHYSIQUE-CHIMIE HACHETTE 2DE (et, si possible, voir l’animation “Rutherford” ... ne pas oublier de cliquer sur “commentaires” en haut à droite de l’écran)

    L’expérience décisive de Rutherford

    a. D’après les modèles de l’atome de Dalton et Thomson où les atomes sont vus comme des sphères pleines, rangées les unes contre les autres, que devrait-il se passer pour les particules α ?

    b. Pourquoi peut-on dire que l’expérience de Rutherford est “décisive” ?

    c. Les tailles d’un

    • noyau d’atome

    • et d’un atome

    sont-elles du même ordre ? À préciser.

    d. D’après le document 7 page 57 (ou d’après l’animation “Rutherford”), les particules α sont-elles attirées ou repoussées quand elles passent près d’un noyau ?

    e. Sachant que les particules α sont chargées positivement, que peut-on en conclure sur le signe de la charge du noyau ?


    Extraits d’un texte de Georges Charpak (1924-2010), physicien français lauréat du prix Nobel de physique de 1992

    ... Lorsque j’entrais au laboratoire […] au Collège de France, la connaissance que j’avais de la structure de la matière ne devait guère dépasser celle acquise par un lycéen de 1993 abonné à de bonnes revues de vulgarisation. Je les résume rapidement :

    “ La matière est composée d’atomes, eux-mêmes constitués d’un noyau entouré d’un cortège d’électrons. Le noyau porte une charge électrique positive qui est de signe opposée à la charge des électrons qui gravitent autour du noyau. La masse d’un atome est concentrée dans le noyau. ” 

    Dans le noyau, on trouve “ le proton, qui porte une charge électrique positive. Celui-ci a un compagnon, le neutron, qui est neutre électriquement et a sensiblement la même masse. Tous deux s’associent de façon très compacte pour constituer les noyaux qui sont au cœur des atomes peuplant notre univers ”

    “ Le noyau est entouré d’un cortège d’électrons dont la charge compense exactement celle des protons. En effet, la matière est neutre, sinon elle exploserait en raison de la répulsion qu’exerce l’une sur l’autre des charges de même signe, positif ou négatif. ”

    “ Il faut avoir en tête l’échelle des dimensions. Le diamètre d’un atome est voisin d’un centième de millionième de centimètre. Celui d’un noyau est cent mille fois plus petit. On voit donc que presque toute la masse d’un atome est concentrée en un noyau central et que, loin sur la périphérie, se trouve un cortège qui est fait de particules de charge électrique négative, les électrons. ”

    Georges CHARPAK “La vie à fil tendu”


    Masse de quelques particules : mproton=1.673×1027 kg ; mneutron=1.675×1027 kg ; melectron=9.1×1031 kg


  6. Compléter le tableau suivant à l’aide du texte de G. Charpak :

    Particules citées dans le texte ... ... ...
    Où les trouve-t-on (noyau ou périphérie) ? ... ... ...
    Quel est le signe de leur charge électrique ? ... ... ...
  7. Quelle est la charge globale d’un atome ?

  8. Dans l’atome, y a-t-il autant, plus ou moins de protons que d’électrons ?

  9. À quel endroit du texte est-il question de la structure lacunaire de l’atome ?

  10. Si on assimilait le diamètre de l’atome à la longueur d’un terrain de football (100 m), quel serait la taille du noyau ?

  11. Que peut-on dire de la masse des électrons par rapport à celles des autres particules ?

  12. Justifier alors le début de la dernière phrase du texte de G. Charpak

Notes

[1] Savoir que le remplissage de l’espace par la matière est essentiellement lacunaire, aussi bien au niveau de l’atome qu’à l’échelle cosmique.

[2] Mise en perspective historique

[3] Mobiliser ses connaissances, rechercher, extraire et organiser l’information

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